5 Zastosowanie inuliny jako zamiennika tłuszczu

Obecność tłuszczu w produktach mlecznych odgrywa ważną rolę w ich właściwościach fizycznych, reologicznych i teksturalnych (Barclay i in., 2010; Brennan & Tudorica, 2008; Dave, 2012). Tłuszcz, oprócz znaczenia żywieniowego w serze, przyczynia się do właściwości sensorycznych i funkcjonalnych produktów mleczarskich (Miočinović i in., 2011), Jednak konsumenci coraz częściej wymagają żywności o właściwościach dietetycznych i funkcjonalnych, takich jak żywność o niskiej kaloryczności, niskiej lub obniżonej zawartości tłuszczu i korzyściach zdrowotnych (Gonzalez-Tomás, Coll-Marqués, & Costell, 2008). Ponadto, niskotłuszczowe plany żywieniowe zostały zalecone dla utraty i utrzymania masy ciała (Carmichael, Swinburn, & Wilson, 1998; Peterson, Sigman-Grant, Eissenstat, & Kris-Etherton, 1999). Z drugiej strony, istnieje szeroko rozpowszechniony pogląd, że żywność o niskiej zawartości tłuszczu lub obniżonej zawartości tłuszczu jest mniej pożądana, ponieważ ma słabe właściwości organoleptyczne (Hamilton, Knox, Hill, & Parr, 2000; McEwan & Sharp, 2000). Istnieją pewne przeglądy dotyczące konkretnych zastosowań i potencjalnych skutków stosowania zamienników tłuszczu (Akoh, 1998; Ognean, Darie, & Ognean, 2006).

Wyzwanie związane z zastosowaniem zamienników tłuszczu w serze przy jednoczesnym zachowaniu tych samych właściwości funkcjonalnych i organoleptycznych co sery pełnotłuste przyciągnęło dużą uwagę (Kebary, Salem, El-Sonbaty, & El-Sissey, 2002). Usunięcie tłuszczu z serów powoduje wady reologiczne, teksturalne, funkcjonalne i sensoryczne, takie jak gumowata tekstura, brak smaku, gorycz, niesmak, słaba topliwość i niepożądany kolor (Mistry, 2001; O’Connor & O’Brien, 2011). Nie jest łatwo wyprodukować sery niskotłuszczowe lub beztłuszczowe o pożądanych właściwościach (Fadaei i in., 2012). W miarę zmniejszania zawartości tłuszczu, matryca białkowa staje się bardziej zwarta, a tekstura sera jest bardziej ciągliwa. Kiedy zawartość tłuszczu w żywności jest zmniejszona, często wymagane są inne składniki, aby spełnić jego funkcjonalną rolę w utrzymaniu cech organoleptycznych (Mattes, 1998). Strategią proponowaną w celu poprawy smaku i tekstury serów niskotłuszczowych jest stosowanie zamienników tłuszczu (Sandrou & Arvantoyannis, 2000). Komisja Handlu Międzynarodowego Codex ustaliła maksymalny limit 50% redukcji tłuszczu w stosunku do odmiany referencyjnej, aby ser mógł być oznaczony jako o obniżonej zawartości tłuszczu (FAO/WHO, 2008). W Europie ser może być oznaczony jako o obniżonej zawartości tłuszczu, gdy redukcja zawartości tłuszczu wynosi co najmniej 30% w porównaniu z podobnym produktem (UE, 2006). W Stanach Zjednoczonych ser o obniżonej zawartości tłuszczu wymaga obniżenia poziomu tłuszczu o co najmniej 25% w stosunku do tradycyjnego poziomu dla danej odmiany. Inulina jest szeroko stosowana jako środek teksturyzujący w żywności o niskiej zawartości tłuszczu, szczególnie w Unii Europejskiej i coraz częściej w USA i Australii (Devereux i in., 2003).

Inulina wydaje się szczególnie odpowiednia do zastępowania tłuszczu w serach o niskiej zawartości tłuszczu, ponieważ może przyczynić się do poprawy smaku w ustach (Meyer i in., 2011). Zastępująca tłuszcz właściwość inuliny opiera się na jej zdolności do stabilizowania struktury fazy wodnej, co powoduje poprawę kremowości (Ibrahim, Mehanna, & Gad El-Rab, 2004). Kremowy smak w ustach uzyskuje się, gdy inulinę stosuje się jako zamiennik tłuszczu w produktach mlecznych ze względu na jej interakcje z białkami serwatkowymi i kazeinianem (Bot, Erle, Vreeker, & Agterof, 2004; Karaca, Güven, Yasar, Kaya, & Kahyaoglu, 2009). Inulina wysokowydajna (HP) o długim łańcuchu i dużej masie cząsteczkowej jest najbardziej pożądana jako zamiennik tłuszczu. Dłuższe łańcuchy zmniejszają rozpuszczalność fruktanów typu inulinowego i powodują powstawanie mikrokryształów inuliny po zmieszaniu z wodą lub mlekiem; mikrokryształy te nie są dyskretnie wyczuwalne i mają gładki, kremowy smak w ustach. Inulina HP ma średnie DP wynoszące 25 i rozkład molekularny w zakresie od 11 do 60. Usunięto zatem cukry resztkowe, jak również oligomery. Właściwości tłuszczo-mimetyczne inuliny HP są dwukrotnie lepsze niż inuliny standardowej, przy czym nie posiada ona słodyczy (Niness, 1999). Różne właściwości funkcjonalne inuliny i oligofruktozy wynikają z różnicy w długości ich łańcuchów. Jak wspomniano powyżej, ze względu na większą długość łańcucha, inulina jest mniej rozpuszczalna niż oligofruktoza i ma zdolność do tworzenia mikrokryształów inuliny podczas ścinania w wodzie lub mleku. Z tego względu inulina została z powodzeniem wykorzystana do zastąpienia tłuszczu w produktach mlecznych (Kaur & Gupta, 2002), zwłaszcza w serach (Salvatore i in., 2014). Długie łańcuchy inuliny tworzą mikrokryształy (nierozpuszczalne submikronowe kryształy), które oddziałują ze sobą tworząc małe agregaty w fazie wodnej (Franck, 2002; Guggisberg i in., 2009). Powodują one gładką i kremową teksturę poprzez enkapsulację dużej ilości wody (Bot i in., 2004). Inulina może również tworzyć części sieci strukturalnej białek poprzez kompleksowanie z agregatami białkowymi (Kip, Meyer, & Jellema, 2006).

Koca i Metin (2004) rozważali możliwość uzyskania niskotłuszczowego świeżego sera kaszarskiego o obniżonej o 70% zawartości tłuszczu przy użyciu długołańcuchowej inuliny. Stwierdzili, że ich niskotłuszczowy ser kontrolny, ze względu na wysoką zawartość białka, był znacznie twardszy, bardziej elastyczny, bardziej gumowaty i gryzący niż pełnotłusty ser kontrolny. Tłuszcz rozbija matrycę białkową i działa jako smar zapewniający bardziej miękką teksturę (Koca & Metin, 2004). Wykazano, że dodanie 5% inuliny do sera niskotłuszczowego spowodowało znacznie niższą twardość w porównaniu z niskotłuszczowym serem kontrolnym, ale nieco wyższą niż w przypadku pełnotłustego sera kontrolnego. Ten efekt zmiękczenia można przypisać zarówno wyższemu stosunkowi wilgotności do białka, jak i zwiększeniu objętości wypełniacza, który zmniejsza ilość matrycy białkowej. Ogólnie rzecz biorąc, inulina poprawiła teksturę sera do 30. dnia przechowywania, ale zmniejszyła jego trwałość (Koca & Metin, 2004). Zdolność inuliny jako zamiennika tłuszczu jest związana nie tylko z modyfikacją zachowania reologicznego, grubości lub twardości produktu, ale także ze zmianami innych atrybutów odczuwania w ustach, takich jak kremowość lub gładkość (Meyer i in., 2011). Gdy inulina jest dodawana do żywności w niskich stężeniach, właściwości reologiczne i jakość sensoryczna produktu nie ulegają znacznemu pogorszeniu ze względu na neutralny lub lekko słodki smak inuliny i jej ograniczony wpływ na lepkość (Kalyani i in., 2010). Aby uzyskać produkty niskotłuszczowe o reologii i grubości zbliżonej do produktów pełnotłustych, konieczne jest zastosowanie wyższych stężeń inuliny niż te, które są niezbędne do zwykłego naśladowania ich kremowej lub gładkiej konsystencji (Meyer i in., 2011). Fadaei i wsp. (2012) badali charakterystykę chemiczną niskotłuszczowych serów śmietankowych bez serwatki z dodatkiem inuliny jako zamiennika tłuszczu. Nie stwierdzono istotnych różnic w wartościach pH i soli serków śmietankowych. Wskazali, że udział inuliny wynoszący 10% wystarcza do uzyskania niskotłuszczowego sera śmietankowego o cechach chemicznych zbliżonych do serów śmietankowych wysokotłuszczowych niezawierających inuliny. Podali oni również, że inulina ma doskonałą zdolność wiązania wody, co hamuje synerezę w smarowidłach i świeżych serach (Fadaei i in., 2012). Oczekuje się, że inulina długołańcuchowa w porównaniu z krótkołańcuchową ma znaczną zdolność wiązania/retencji wody i zdolność do zapobiegania synerezie. Wadhwani (2011) przeprowadził kilka wstępnych badań w celu wybrania najbardziej efektywnego rodzaju błonnika spośród czterech błonników – inuliny, niskometoksycznych pektyn, polidekstrozy i skrobi opornej – do poprawy jakości niskotłuszczowych serów mozzarella i cheddar. Wyniki wstępnych badań wykazały, że inulina miała lepszą skuteczność w systemach serowych niż pozostałe trzy włókna. Stwierdzili oni również, że włączenie inuliny prowadziło do poprawy tekstury w serach niskotłuszczowych poprzez zmniejszenie twardości i gumowatości przy jednoczesnym zachowaniu spoistości, kleistości i sprężystości (Wadhwani, 2011). Salvatore i wsp. (2014) oceniali wpływ zastąpienia tłuszczu 2, 3 i 7% długołańcuchową inuliną (DP > 23) na właściwości teksturalne i mikrostrukturalne świeżego sera z mleka koziego. Wykorzystując skaningową mikroskopię elektronową i penetrometrię wykazano, że próbki serów zawierających inulinę miały bardziej otwartą strukturę w porównaniu z serami pełnotłustymi ze względu na zmniejszony rozkład tłuszczu w matrycy białkowej. Umiejscowienie inuliny w sieci kazeinowej objawiło się w postaci struktur osadzonych w układzie żelowym, których wielkość wzrastała wraz ze wzrostem stężenia inuliny w serze. Inulina przerywa sieć kazeinową, powodując efekt zmiękczenia, który zwiększa się wraz ze wzrostem zawartości inuliny zastępującej tłuszcz. Zgodnie z ich wynikami, próbki zawierające inulinę charakteryzowały się niższymi wartościami siły ściskającej, sztywności, lepkości i kleistości (Salvatore i in., 2014). Ogólnie rzecz biorąc, badania wykazały, że wpływ zastąpienia tłuszczu na teksturę sera zależy od rodzaju zastępowanego tłuszczu (Lobato-Calleros, Vernon-Carter, & Hornelus-Uribe, 1998).

.