UNIWERSYTET ROLNICZY IM. HUGONA KOŁŁĄTAJA W KRAKOWIE

WYDZIAŁ TECHNOLOGII śYWNOŚCI

Katedra Przetwórstwa Produktów Zwierzęcych

ĆWICZENIE 4

OCENA WARTOŚCI ODśYWCZEJ I ZDROWOTNEJ

MLECZNYCH NAPOJÓW FERMENTOWANYCH

Studia stacjonarne I stopnia – rok III, semestr V

Przedmiot: Mleko i Przetwory Mleczarskie w śywieniu Człowieka

2

Mleczne napoje fermentowane

Fermentacja mlekowa jest jedną z najstarszych i najbardziej rozpowszechnionych na

ś

wiecie metod utrwalania mleka. W przeszłości metoda ta była wyłącznie stosowana w

gospodarstwach domowych do utrwalania mleka różnych ssaków, a umiejętność wytwarzania
produktów fermentowanych przenoszono z pokolenia na pokolenie.

Na świecie znanych jest ponad 400 różnych produktów, które można zaliczyć do

rodziny mlecznych napojów fermentowanych, dlatego ich klasyfikacja jest niezwykle trudna.
Podstawowym kryterium podziału jest rodzaj mikroflory stosowanej do produkcji mlecznych
napojów fermentowanych, który ma swoje tradycje wynikające z naturalnej, trwającej przez
wieki selekcji mikroflory, zależnej przede wszystkim od warunków klimatycznych. W
krajach o ciepłym klimacie wyselekcjonowała się mikroflora termofilna, która po
wyizolowaniu umożliwia produkcję takich wyrobów jak np. jogurt. Z kolei w krajach o
umiarkowanym lub zimnym klimacie mleko ukwaszano mezofilnymi bakteriami fermentacji
mlekowej, które są stosowane do produkcji min. maślanki i zsiadłego mleka.

Produktem uzyskanym w wyniku fermentacji mieszanej, mlekowo-alkoholowej jest

kefir, który tradycyjnie przygotowany jest przy użyciu grzybków kefirowych, będących
symbiotycznym tworem bakterii fermentacji mlekowej i drożdży.

Mleczne napoje fermentowane są także uzyskiwane w wyniku aktywności bakterii

fermentacji mlekowej i pleśni, jak np. viili.

Kolejna grupa to produkty probiotyczne, czyli mleka fermentowane przez

wyselekcjonowaną mikroflorę jelitową, naturalnie bytującą w przewodzie pokarmowym
człowieka. Probiotyki są definiowane jako pojedyncze lub mieszane żywe kultury
mikroorganizmów, które podawane człowiekowi lub zwierzętom wywierają na ich organizmy
korzystny wpływ, zapewniając właściwą równowagę mikroflory zasiedlającej organizm.
Ważne, że organizmy te muszą być zidentyfikowane co do szczepu, muszą być odpowiednio
liczne (10

6

jtk/1 ml lub g) oraz aktywne do końca okresu przydatności do spożycia.

Zazwyczaj do grupy tej zalicza się szczepy bakterii z rodzaju Bifidobacterium oraz
Lactobacillus. Aby mogły spełniać swoją terapeutyczną rolę muszą być również spożywane
regularnie w odpowiedniej ilości (co najmniej 100g dziennie jogurtu zawierającego szczepy
probiotyczne).

Przykład oznakowania szczepu probiotycznego:
Lactobacillus acidophilus LA5 (rodzaj – gatunek – szczep)
Obecnie często do produkcji mlecznych napojów fermentowanych stosuje się

mieszaninę tradycyjnych bakterii fermentacji mlekowej i bakterii probiotycznych. Mleka
takie noszą różne nazwy w zależności od składu zakwasu czystych kultur, jak np.: biojogurt,
bifigurt. Producenci takich napojów nadają też zastrzeżone nazwy handlowe jak np. Yakult



,

Actimel

®

, Activia



i Benefit

®

.

Pod względem metody produkcji mleczne napoje fermentowane można podzielić na

napoje wytwarzane metodą zbiornikową (tzw. mieszane) i termostatową (tzw. stałe),
natomiast w zależności od formy występowania można je podzielić na napoje o zwiększonej
zawartości suchej masy, np. pasty i proszki, płynne i zestalone, np. mrożone i żele.

Zgodnie z definicją Komisji Kodeksu śywnościowego, Światowej Organizacji Zdrowia

(WHO) i Międzynarodowej Federacji Mleczarskiej (FIL/IDF) z 1997r., mleczne napoje
fermentowane są produktami otrzymanymi z mleka w wyniku działania specyficznej
mikroflory powodującej obniżenie pH i koagulację mleka. Zastosowane specyficzne
mikroorganizmy muszą być żywe, liczne i aktywne także w końcowym okresie przydatności

3

do spożycia. Wymienione organizacje ustaliły, że tradycyjne nazwy mlecznych napojów
fermentowanych są zastrzeżone dla wyrobów zawierających specyficzną mikroflorę w
określonej liczbie. Oznacza to, że dla napojów produkowanych z udziałem mikroorganizmów
innych niż te zastrzeżone nie mogą być stosowane nazwy tradycyjne. Jeśli np. przy produkcji
jogurtu używa się innych niż tradycyjne mikroorganizmów np. bifidobakteri i/lub
Lactobacillus acidophilus, producenci mają w takich przypadkach obowiązek podawania na
opakowaniu składu zastosowanej mikroflory.

Nazwy i określenia różnych mlecznych napojów fermentowanych:

Mleko fermentowane (wg. PN-A-86061:2002) – produkt otrzymany w wyniku fermentacji
mleka i/lub innych surowców pochodzenia mlecznego z użyciem odpowiedniej mikroflory,
która powoduje obniżenie pH i/lub koagulację mleka; z dodatkiem lub bez dodatku nie więcej
niż 30% (m/m) niemlecznych składników smakowych i/lub aromatów; o zwiększonej lub nie
zwiększonej zawartości suchej masy.

Do mleka fermentowanego smakowego stosuje się następujące dodatki:

-

sacharozę i inne cukry (fruktoza, syrop glukozowy, miód),

-

składniki, takie jak owoce, przetwory owocowe, owoce suszone, warzywa, soki,
przeciery, pulpy, ziarna zbóż, czekolada, orzechy, kawa, kakao i inne przetwory
spożywcze.

Oraz wyłącznie do mleka fermentowanego smakowego i mleka fermentowanego

poddanego obróbce cieplnej:

-

ż

elatynę i skrobię.

Mleko ukwaszone – napój z mleka znormalizowanego poddanego pasteryzacji, ukwaszonego
zakwasem czystych kultur maślarskich: Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp.
cremoris, Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides ssp.
cremoris.

Mleko acidofilne - napój z mleka znormalizowanego lub odtłuszczonego, pasteryzowanego,
ukwaszonego zakwasem czystych kultur Lactobacillus acidophilus.

Kefir - napój z mleka pasteryzowanego, znormalizowanego poddanego fermentacji mlekowo-
alkoholowej przez dodanie zakwasu z grzybków kefirowych. Grzybki kefirowe są zoogleą
(zlepieńcem) bakterii fermentacji mlekowej (Lactobacillus spp., Lactococcus spp.,
Leuconostoc spp.), drożdży (Saccharomyces spp., Kluyveromyces spp., Candida spp.), a także
bakterii octowych (Acetobacter aceti), które tworzą układ symbiotyczny. Ziarna tworzą
uporządkowaną strukturę, w której środku znajdują się komórki drożdży, a w warstwach
zewnętrznych ziarniaki, paciorkowce i pałeczki.

Jogurt - napój z mleka znormalizowanego, zgęszczonego przez dodatek odtłuszczonego
mleka w proszku lub odparowanie części wody, poddanego pasteryzacji, a następnie
ukwaszonego zakwasem czystych kultur bakterii z grupy Streptococcus thermophilus i
Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus.

Jogurt o zmienionej mikroflorze – mleko fermentowane zawierające charakterystyczne
kultury Streptococcus thermophilus i dowolne kultury Lactobacillus inne niż Lactobacillus
delbrueckii ssp. bulgaricus.

4

Maślanka – napój uzyskany przy wyrobie masła ze śmietany pasteryzowanej i ukwaszonej
zakwasem czystych kultur maślarskich, bez dodatku wody, nienormalizowany lub o
określonej zawartości tłuszczu, maślanka może być także produkowana z dodatkiem mleka
odtłuszczonego, pasteryzowanego i zakwasu czystych kultur bakterii kwasu mlekowego, w
skład których wchodzą: Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp. cremoris,
Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris.

Pod względem metody produkcji mleczne napoje fermentowane można podzielić na

napoje wytwarzane metodą zbiornikową – tzw. mieszane, w których wytworzony w zbiorniku
skrzep poddaje się mieszaniu i napełnianiu opakowań jednostkowych i termostatową – tzw.
stałe, które inkubuje się w opakowaniach jednostkowych, dzięki czemu wytworzony skrzep
nie jest poddawany obróbce mechanicznej i ma charakter żelu.

W zależności od formy występowania mleczne napoje fermentowane można podzielić

na: napoje płynne i półpłynne (np. jogurty mieszane); o zwiększonej po procesie fermentacji
zawartości suchej masy (np. pasty i proszki); zestalone (mrożone i żele).

Podstawowym procesem zachodzącym podczas produkcji mlecznych napojów

fermentowanych jest fermentacja mlekowa, aczasem także fermentacja alkoholowa. Procesy
te zachodzące w warunkach beztlenowych, polegaja na enzymatycznej przemianie
węglowodanów do kwasu mlekowego, etanolu, kwasu octowego, kwasu mrówkowego i
dwutlenku węgla oraz uwolnienia energii potrzebnej do procesów życiowych komórek
bakterii. Fermentacja mlekowa może mieć postać:

- homofermentacji – kwas mlekowy stanowi 85% wszystkich metabolitów,
- heterofermentacji – kwas mlekowy stanowi 50% wszystkich metabolitów, ponadto

powstają także kwas octowy, etanol oraz dwutlenek węgla.

Kwas mlekowy występuje w różnych formach izomerycznych: L(+) i D(-) oraz

racemicznej DL. Proporcje poszczególnych form tego kwasu są zmienne i zależą od rodzaju
substratu i mikroorganizmów, a także przy stałym składzie mikroorganizmów, od parametrów
procesu fermentacji oraz warunków przechowywania produktu. Forma kwasu D(-) jest
znacznie wolniej absorbowana z jelit niż forma L(+). Dzięki temu kwas D(-) może
przechodzić w znacznych ilościach do jelita grubego, zakwaszając jego treść i hamując tym
samym rozwój bakterii chorobotwórczych i toksynotwórczych. Wg WHO spożycie formy
D(-) nie powinno być większe niż 100 mg na 1 kg masy ciała.

Fermentacja cytrynianów - bakterie Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis i
Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris mają zdolność fermentacji cytrynianów zawartych
w mleku do diacetylu – podstawowego związku kształtującego aromat masła, śmietany,
maślanki i innych napojów fermentowanych. W zależności od uzdolnień mikroorganizmów,
dwuacetyl może gromadzić się w ilościach nawet do kilkunastu mg w dm

3

.

Fermentacja alkoholowa – zachodzi w kefirze i kumysie. Prowadzona przez drożdże, które
można podzielić na fermentujące laktozę – Candida kefir, Kluyveromyces marxianus var.
marxianus oraz drożdże nie fermentujące laktozy – Sacharomyces cerevisiae i Sac.
unisporus. Zawartość alkoholu etylowego zarówno w kefirze, jak i kumysie jest zmienna i
zależy od czasu dojrzewania. Zawartość etanolu w kefirze może wahać się od 0,1% do ponad
1%, a w kumysie od 1% do 3,5%.

5

Tworzenie związków aromatycznych.

Mikroorganizmy stosowane do produkcji mlecznych napojów fermentowanych

wytwarzają związki nadające napojom specyficzny aromat. Do najważniejszych związków
będących produktami metabolizmu bakterii fermentacji mlekowej należy zaliczyć: kwas
mlekowy, aldehyd octowy, dwuacetyl, kwas octowy i alkohol etylowy. Oprócz tych
związków wytwarzane są w mniejszych ilościach również inne substancje, takie jak: lotne
kwasy (mrówkowy, propionowy), aceton, alkohole i estry.

Kwas mlekowy jest głównym produktem we wszystkich napojach (0,5-1,5%), w

których zachodzi fermentacja i wywiera istotny wpływ na smak i zapach napojów. Dwuacetyl
(0-15 mg/dm

3

) jest produktem powstającym głównie w wyniku fermentacji cytrynianów.

Najwięcej dwuacetylu jest w napojach zawierających bakterie Lactococcus lactis ssp. lactis
var. diacetylactis i Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris, należą do nich maślanka,
ś

mietana czy kwaśne mleko. W przypadku jogurtu i produktów pochodnych, głównym

składnikiem aromatu jest aldehyd octowy (0-40 mg/dm

3

), który powstaje w wyniku

metabolizmu węglowodanów. Spośród bakterii jogurtowych, pałeczki Lactobacillus
delbruecki ssp. bulgaricus wytwarzają więcej tego związku niż ziarniaki Streptococcus
thermophilus. Nadmiar aldehydu octowego jest niepożądany podczas produkcji śmietany,
maślanki, mleka ukwaszonego, gdyż nadaje im posmak trawiasty. W przypadku napojów
otrzymanych na bazie fermentacji alkoholowej (kefir, kumys) znaczny udział w kształtowaniu
smaku ma alkohol etylowy (0-3%). Do związków współtworzących bukiet smakowo-
zapachowy napojów fermentowanych zaliczyć można także lotne kwasy, takie jak: octowy,
propionowy, mrówkowy, masłowy, izowalerianowy, kapronowy, kaprylowy i kaprynowy
oraz aminokwasy i inne związki powstałe wskutek degradacji białek, tłuszczu i laktozy.

Wymagania chemiczne i dla charakterystycznej mikroflory według PN-A-86061:2002
„Mleko i przetwory mleczne. Mleko fermentowane.”:

Mleko fermentowane

Wymagania

Jogurt

Jogurt o

zmienionej

mikroflorze

Mleko

acidofilne

Kefir

Maślanka

Inne

(zawierające

charakterysty

-czną

mikroflorę

np.

probiotyczną)

Mleko

fermento-

wane

poddane

obróbce

cieplnej

Zawartość białka,
% wag. nie mniej
niż:
-mleko
fermentowane

- mleko ferm. o
zwiększonej
zawartości s.m.

2,7

5,6

Zaw. tłuszczu, %
wag.

Zgodnie z deklaracją producenta, jednak poniżej 10%

Kwasowość
miareczkowa, %
kw. mlekowego,
nie mniej niż:

0,6

0,3

0,6

Liczba
charakterystycznej
mikroflory, w 1 g,
nie mniej niż

łącznie 10

7

w tym L.

delbrueckii

ssp.

bulgaricus

10

6

nie

normalizuje

się

nie

normalizuje

się

nie

normalizuje

się

nie

normalizuje

się

nie

normalizuje

się

-

Liczba drożdży w
1g, nie mniej niż:

-

-

-

10

2

-

-

-

6

WYKONANIE

1.

Ocena organoleptyczna:

a.

sprawdzanie jakości opakowania – opakowanie jednostkowe należy ocenić pod
względem wyglądu, prawidłowości zamknięć oraz oznakowania,

b.

określenie zapachu – określanie zapachu należy przeprowadzić bezpośrednio po
otwarciu opakowania, czynność tę powtórzyć po wymieszaniu produktu,

c.

określanie wyglądu, barwy i konsystencji – płytkę Petriego postawić na kartce białego
papieru, pobrać łyżeczką próbkę napoju i wzrokowo określić jego barwę i
konsystencję, wylewając zawartość łyżeczki na płytkę,

d.

określenie smaku.

2.

Przygotowanie próbki do oznaczeń.

Próbkę napoju mlecznego doprowadzić do temperatury 20

°

C i dokładnie wymieszać. W

przypadku stwierdzenia warstwy śmietany lub grudek masła próbkę napoju podgrzać powoli
w łaźni wodnej do temperatury 30-32

°

C, następnie dokładnie wymieszać i oziębić do temp.

20

°

C. W wypadku napojów z dodatkiem owoców część dokładnie wymieszanej próbki

przeznaczoną do oceny zawartości tłuszczu przecedzić przez gazę lub sito w celu oddzielenia
części stałych. Przygotowaną próbkę należy dokładnie wymieszać przed każdorazowym
pobraniem do poszczególnych oznaczeń.

3.

Oznaczenie zawartość tłuszczu metodą Gerbera.

Do kolby miarowej o pojemności 50 cm

3

odważyć 45 g napoju z dokładnością do 0,01 g.

Kolbę uzupełnić do kreski 3% roztworem amoniaku. Po uzupełnieniu zawartość dokładnie
wymieszać przez odwracanie kolby. Następnie próbkę pozostawić na 30-40 minut często
mieszając w celu rozpuszczenia się grudek żelu.
Do tłuszczomierza Gerbera odmierzyć 10 cm

3

kwasu siarkowego (d=1,815g/cm

3

) i 11 cm

3

rozcieńczonej próbki napoju mlecznego, wlewając ostrożnie po ściance tłuszczomierza.
Następnie dodać 1 cm

3

alkoholu amylowego. Tłuszczomierz zakorkować i po dokładnym

wymieszaniu zawartości przez odwracanie tłuszczomierza wstawić do łaźni wodnej o
temperaturze 65

°

C na około 15 minut. W czasie ogrzewania mieszać od czasu do czasu

zawartość tłuszczomierza aż do całkowitego rozpuszczenia białka. Tłuszczomierz wyjąć z
łaźni wodnej i wirować w wirówce przez 5 minut. Po odwirowaniu umieścić tłuszczomierz w
łaźni wodnej o temp. 65

°

C na 5 minut. Napoje zawierające powyżej 12% suchej masy, a także

wszystkie napoje poddane procesowi homogenizacji podlegają 2-krotnemu wirowaniu. Wyjąć
tłuszczomierz z łaźni i ostrożnie za pomocą korka uregulować dolny poziom słupka tłuszczu
do najbliższej podziałki oznaczonej liczbą. Uważając aby słupek tłuszczu nie przesuwał się,
dokonać odczytu dolnego poziomu słupka tłuszczu oraz górnego poziomu słupka tłuszczu wg
menisku dolnego z dokładnością do 0,05%. Różnica między dwoma odczytami stanowi
zawartość tłuszczu. Wynik oznaczania obliczyć ze wzoru:

w którym a – zawartość tłuszczu odczytana na skali tłuszczomierza

111

,

1

11

45

50

11

⋅

=

⋅

⋅

⋅

=

a

a

X

7

4.

Oznaczenie zawartości suchej masy metodą suszenia w temp. 130

°°°°

C.

Do naczyńka wagowego wsypać około 30 g piasku, włożyć pręcik szklany, wstawić

do suszarki i suszyć w temp. 130

°

C przez 30 min po czym ostudzić w eksykatorze i

zważyć z dokładnością do 0,01 g. Do naczyńka przenieść ok. 4 g napoju zawierającego do
12% suchej masy lub 3 g napoju zawierającego powyżej 12% suchej masy. Następnie
naczyńko zważyć z dokł.

±

0,01 g. Zawartość naczyńka dokładnie wymieszać pręcikiem

szklanym po czym wstawić do suszarki w temp. 130

°

C na 30 min. Następnie ostudzić w

eksykatorze i zważyć z dokładnością do 0,01 g. Wynik obliczyć wg wzoru:

w którym:
a – masa naczyńka z piaskiem i pręcikiem szklanym, g.
b – masa naczyńka z piaskiem i pręcikiem szklanym i napojem mlecznym przed
suszeniem, g.
c – masa naczyńka z piaskiem i pręcikiem szklanym i napojem mlecznym po wysuszeniu,
g.

5.

Wyliczenie zawartości suchej masy beztłuszczowej.

6.

Oznaczenie kwasowości miareczkowej.

Do kolby stożkowej odmierzyć pipetą 25 cm

3

napoju mlecznego. Pipetę popukać

wodą destylowaną z drugiej pipety w ilości 25 cm

3

. Dokładnie wymieszać zawartość

kolby, dodać 1 cm

3

roztworu fenoloftaleiny i miareczkować roztworem 0,25 M NaOH do

otrzymania lekko różowego zabarwienia utrzymującego się przez 30s. Wynik podać w
stopniach % kwasu mlekowego. Przelicznik ze

°

SH (wynik miareczkowania razy cztery)

na % kwasu mlekowego wynosi 0,0225.

7.

Oznaczenie pH.

Wyjąć ostrożnie elektrodę pH-metru z kolby z nasyconym roztworem KCl, popłukać

ją wodą destylowaną po czym zanurzyć w próbce napoju. Po ustabilizowaniu się wskazań
dokonać odczytu wartości pH. Następnie ponownie popłukać elektrodę wodą destylowaną
i umieścić ją w kolbie z nas. roztworem KCl.

8.

Oznaczenie aktywności przeciwutleniającej – metoda z rodnikiem DPPH

••••

.

DPPH

••••

jest jednym z bardziej stabilnych i powszechnie dostępnych organicznych

rodników azowych. Roztwory charakteryzują się
purpurową barwą oraz maksimum absorbancji w
zakresie UV-Vis przy długości fali 515 nm. W trakcie
redukcji odbarwia się co może być kontrolowane
spektrofotometrycznie. Zazwyczaj analiza przebiega
następująco: 3.9 ml metanolowego r-ru DPPH (25 mg/l)
miesza się z 0.1 ml próbki i obserwuje zmianę
absorbancji przy długości fali 515 nm w czasie 30 min.
lub do ustabilizowania się wartości absorbancji.

a

b

a

c

X

−

⋅

−

=

100

)

(

DPPH

••••

- 2,2-dwufenylo-1-pikrylohydrazyl

(DPPH)

8

%

pozostałego

DPPH

jest

odwrotnie

proporcjonalny

do

stężenia

związków

przeciwutleniających obecnych w próbce, a stężenie które powoduje obniżenie zawartości
DPPH o połowę jest definiowane jako EC

50

.

Wykonanie:

W oznaczeniu wymieszać 0,10g

±

0,01 g próbki właściwej (napoje naturalne bez

rozcieńczenia, jogurty z dodatkami rozcieńczyć 10-krotnie metanolem tj. naważyć 1 g jogurtu
i dopełnić metanolem do 10 g), lub próby ślepej (metanol) z 3.9 ml mieszaniny reakcyjnej w
probówkach wirówkowych. Próby właściwe oraz próbę ślepą pozostawić do przereagowania
na 1 godz. w temperaturze pokojowej bez dostępu światła. Próby właściwe (z jogurtem) przed
pomiarem absorbancji odwirować (4000 obr/min, 5 min.). Następnie zmierzyć absorbancję
płynu znad osadu przy długości fali

λ

=515 nm. Ilość próbki wymaganą do redukcji stężenia

DPPH o 50% określa się jako EC

50

. Pojemność antyoksydacyjną podać jako ARP (Anti

Radical Power), odwrotność EC

50

(1/ EC

50

) i wyrazić względem ARP Troloksu

(rozpuszczalny w wodzie analog witaminy E) jako

µ

mol TE/g próbki ze wzoru:

100

50

)

1

(

0509

,

0

×

⋅

−

⋅

=

m

A

A

ARP

S

W

Gdzie:
0,0509 – ARP Troloksu,
A

w

– absorbancja próby właściwej;

A

s

– absorbancja próby ślepej;

m – naważka jogurtu [g] (0,1 g – jogurt naturalny, 0,01 – jogurt z dodatkami).