Influence of Transglutaminase and Thermal Treatment on Yield and Storage Stability of Traditional Palestinian Dairy Products
Date
2023-08-07
Authors
Hiba Ahmad Mahmood Abed
هبة أحمد محمود عابد
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Al-Quds University
Abstract
In the conventional dairy processes, a considerable amount of protein is lost with the whey, as protein is a valuable component of milk and milk products, therefore, incorporating whey proteins in dairy products will increase the yield, as the presence of whey proteins allowed higher moisture retention, due to their hydrophilic property, and thus higher yield obtained.Several methods have been used to reduce the whey separation in dairy products, such as application of stabilizers, milk derived constituents, and starter cultures. One of the methods that also used to reduce loss of whey protein is the enzymatic treatment of milk with Transglutaminase. TG enzyme form new intra- and intermolecular crosslinks between milk proteins. Such crosslinks can modify the structure and functionality of the proteins. Several factors affect the efficiency of Transglutaminase whey proteins crosslinking with curd proteins. One of the most important factors is heat treatment of milk. Thus, this study aimed to investigate the influence of different pasteurization temperatures combined with different enzyme concentrations, on the yield and whey percentages in the concentrated yogurt (Labneh), and in the yield percentage of the local white- brined cheese. Concentrated yogurt (Labneh) milk was pasteurized at different pasteurization temperatures (65 C°/ 30 min, 72 C°/ 15 sec, 82 C°/ 15 sec, and 90 C°/ 15 sec), and after each pasteurization, the milk was treated with different TG ratios (0, 1, 3, and 5 gm TG/kg milk). As well as, in the local white- brined cheese manufacturing, milk was pasteurized at different pasteurization temperatures (65 C°/ 30 min, 72 C°/ 15 sec, and 82 C°/ 15 sec), and after each pasteurization, the milk was treated with different TG ratios (0, 1, 3, and 5 gm TG/kg milk).This study demonstrated that the inclusion of TG into the concentrated yogurt increases yield percentage, and reduces whey loss. In addition, TG inclusion into the local white brined cheese increases the yield percentage. The obtained yield improvement was due to TG crosslinking of milk proteins. Results showed that the concentrated yogurt yield significantly improved when the milk was pasteurized at (90 C°/ 15 sec), followed by treatment with enzyme ratio of (3 gm TG/ kg milk). For the local white- brined cheese, yield significantly improved when the milk was pasteurized at (72 C°/ 15 sec), and followed by treatment with enzyme ratio of (3 gm TG/ kg milk).Concentrated yogurt (Labneh) samples with highest yield and lowest whey percentages, as well as, the local white brined cheese samples with highest yield percentage, underwent physicochemical and microbial analysis when fresh, at (15, and 30) day of storage period. The physicochemical results for both products showed that samples produced with enzyme treatment exhibited higher pH values, lower titratable acidity values, higher moisture content, lower syneresis (for treated Labneh samples), and lower dry matter content (for treated cheese samples). In terms of microbial analysis, results showed that in treated Labneh samples enzyme crosslinking retard the growth of lactic acid bacteria resulting in lower numbers and longer time of coagulation. In treated local white- brined cheese samples, coliform counts were lower than the control during storage period. However, both TG treated products exhibited higher yeast and mold growth than the control samples.The study recommended mainly to use TG as method to improve the yield, especially if combined with the suitable pasteurization temperature for each product. In addition to the possibility of dispensing the stabilizers use. It also recommends further studies to investigate the sensorial and rheological properties of TG treated samples. As well, studies needed to investigate the effect of transglutaminase addition on the fermentation or coagulation time; to take time cost into consideration.
في عمليات الألبان التقليدية، يتم فقدان كمية كبيرة من البروتين مع مصل اللبن، حيث يعتبر البروتين مكونًا مهمًا في الحليب ومنتجات الألبان، وبالتالي فإن دمج بروتينات مصل اللبن في منتجات الألبان سيزيد من الانتاج، حيث يسمح وجود بروتينات مصل اللبن بدرجة أعلى الاحتفاظ بالرطوبة، بسبب خصائصها المحبة للماء، وبالتالي الحصول على إنتاجية أعلى. هنالك عدة طرق مستخدمة لتقليل فصل مصل اللبن في منتجات الالبان، مثل استخدام المثبتات، والمكونات المشتقة من الحليب، والبادئة. واحدة من الطرق المستخدمة أيضا لتقليل فقد بروتين مصل اللبن هي المعالجة الإنزيمية للحليب باستخدام انزيم ترانسجلوتاميناز. يشكل إنزيم ترانسجلوتاميناز روابط متقاطعة جديدة داخل وبين بروتينات الحليب. يمكن لمثل هذه الروابط المتقاطعة تعديل بنية ووظيفة البروتينات.عدة عوامل تؤثر على كفاءة ربط بروتين مصل اللبن ببروتينات الخثارة بفعل انزيم ترانسجلوتاميناز. من أهم هذه العوامل هي المعالجة الحرارية للحليب. وبالتالي، هدفت هذه الدراسة إلى معرفة تأثير درجات حرارة البسترة المختلفة المقترنة بمعاملة الحليب بتراكيز مختلفة من انزيم ترانسجلوتاميناز، على نسبة الانتاج ونسبة مصل اللبن من اللبن المركز (اللبنة)، ونسبة الإنتاج للجبنة البيضاء المحلية المحفوظة بمحلول ملحي.تم بسترة حليب لبن الزبادي المركز (اللبنة) بدرجات حرارة مختلفة (65 درجة مئوية / 30 دقيقة، 72 درجة / 15 ثانية، 82 درجة / 15 ثانية، 90 درجة / 15 ثانية)، وبعد كل بسترة، تمت معالجة الحليب بنسب مختلفة من انزيم ترانسجلوتاميناز (0، 1، 3، 5 غرام انزيم / كجم حليب). بالإضافة إلى ذلك، في صناعة الجبنة البيضاء المحلية، تمت بسترة الحليب في درجات حرارة مختلفة (65 درجة مئوية / 30 دقيقة، 72 درجة مئوية / 15 ثانية، 82 درجة مئوية / 15 ثانية)، وبعد كل بسترة، تم معالجة الحليب بنسب مختلفة من انزيم ترانسجلوتاميناز (0، 1، 3، 5 غرام انزيم / كغ حليب).أظهرت هذه الدراسة أن تضمين انزيم ترانسجلوتاميناز في اللبن المركز (اللبنة) يزيد من نسبة الانتاج ويقلل من فقد مصل اللبن. بالإضافة الى ذلك، يؤدي تضمين انزيم ترانسجلوتاميناز في الجبنة البيضاء المحلية إلى زيادة نسبة الانتاج. التحسن في نسبة الإنتاج كان بسبب ربط بروتينات الحليب بفعل نشاط انزيم الترانسجلوتاميناز. أظهرت النتائج أن نسبة انتاج الزبادي المركز (اللبنة) تحسنت عندما بستر الحليب عند (90درجة مئوية / 15 ثانية)، تبع ذلك معالجة بالأنزيم بنسبة (3 جم انزيم / كجم حليب). بالنسبة للجبنة البيضاء المحلية المحفوظة بمحلول ملحي، تحسنت نسبة الانتاج بشكل كبير عندما بستر الحليب عند (72درجة مئوية / 15 ثانية)، تبع ذلك معالجة بالأنزيم بنسبة (3 جم انزيم / كجم حليب).عينات اللبن المركز (اللبنة) ذات أعلى إنتاج وأقل نسب مصل اللبن، وكذلك عينات الجبنة البيضاء المحلية المحفوظة بمحلول ملحي ذات أعلى نسبة إنتاج، خضعت لتحليل فيزوكيميائي وميكروبي عندما تكون طازجة وعند (15، و30) يومًا من فترة التخزين.أظهرت النتائج الفيزوكيميائية لكلا المنتجين أن العينات المنتجة بمعالجة الترانسجلوتاميناز أظهرت قيمًا أعلى للأس الهيدروجيني، وقيم حموضة أقل، ومحتوى رطوبة أعلى، وفقدان مصل أقل (لعينات اللبنة المعالجة)، ومحتوى أقل من المادة الجافة (لعينات الجبنة المعالجة). على صعيد التحليل الميكروبي، أظهرت النتائج أنه في عينات اللبنة المعالجة، أدى ربط بروتينات الحليب بواسطة انزيم الترانسجلوتاميناز الى تأخير نمو بكتيريا حمض اللاكتيك، وبالتالي اعداد اقل ووقت تخثر اطول. في عينات الجبنة البيضاء المحلية المعالجة، كان تعداد البكتيريا القولونية أقل من عينة التحكم خلال فترة التخزين. بينما كلا المنتجين المعالجين بالأنزيم أظهروا نموًا في الخميرة والعفن أعلى من عينات التحكم.أوصت الدراسة بشكل أساسي باستخدام انزيم ترانسجلوتاميناز كطريقة لتحسين الانتاج، خاصة إذا تم دمجه مع درجة حرارة البسترة المناسبة لكل منتج. بالإضافة إلى تحسين الإنتاج، إمكانية الاستغناء عن استخدام المثبتات. كما أوصت الدراسة بإجراء مزيد من الدراسات للتحقيق في الخصائص الحسية والانسيابية للعينات المعالجة. كذلك، يلزم إجراء دراسات لاستقصاء تأثير إضافة ترانسجلوتاميناز على فترة التخمير أو التخثر؛ لأخذ تكلفة الوقت في الاعتبار.
في عمليات الألبان التقليدية، يتم فقدان كمية كبيرة من البروتين مع مصل اللبن، حيث يعتبر البروتين مكونًا مهمًا في الحليب ومنتجات الألبان، وبالتالي فإن دمج بروتينات مصل اللبن في منتجات الألبان سيزيد من الانتاج، حيث يسمح وجود بروتينات مصل اللبن بدرجة أعلى الاحتفاظ بالرطوبة، بسبب خصائصها المحبة للماء، وبالتالي الحصول على إنتاجية أعلى. هنالك عدة طرق مستخدمة لتقليل فصل مصل اللبن في منتجات الالبان، مثل استخدام المثبتات، والمكونات المشتقة من الحليب، والبادئة. واحدة من الطرق المستخدمة أيضا لتقليل فقد بروتين مصل اللبن هي المعالجة الإنزيمية للحليب باستخدام انزيم ترانسجلوتاميناز. يشكل إنزيم ترانسجلوتاميناز روابط متقاطعة جديدة داخل وبين بروتينات الحليب. يمكن لمثل هذه الروابط المتقاطعة تعديل بنية ووظيفة البروتينات.عدة عوامل تؤثر على كفاءة ربط بروتين مصل اللبن ببروتينات الخثارة بفعل انزيم ترانسجلوتاميناز. من أهم هذه العوامل هي المعالجة الحرارية للحليب. وبالتالي، هدفت هذه الدراسة إلى معرفة تأثير درجات حرارة البسترة المختلفة المقترنة بمعاملة الحليب بتراكيز مختلفة من انزيم ترانسجلوتاميناز، على نسبة الانتاج ونسبة مصل اللبن من اللبن المركز (اللبنة)، ونسبة الإنتاج للجبنة البيضاء المحلية المحفوظة بمحلول ملحي.تم بسترة حليب لبن الزبادي المركز (اللبنة) بدرجات حرارة مختلفة (65 درجة مئوية / 30 دقيقة، 72 درجة / 15 ثانية، 82 درجة / 15 ثانية، 90 درجة / 15 ثانية)، وبعد كل بسترة، تمت معالجة الحليب بنسب مختلفة من انزيم ترانسجلوتاميناز (0، 1، 3، 5 غرام انزيم / كجم حليب). بالإضافة إلى ذلك، في صناعة الجبنة البيضاء المحلية، تمت بسترة الحليب في درجات حرارة مختلفة (65 درجة مئوية / 30 دقيقة، 72 درجة مئوية / 15 ثانية، 82 درجة مئوية / 15 ثانية)، وبعد كل بسترة، تم معالجة الحليب بنسب مختلفة من انزيم ترانسجلوتاميناز (0، 1، 3، 5 غرام انزيم / كغ حليب).أظهرت هذه الدراسة أن تضمين انزيم ترانسجلوتاميناز في اللبن المركز (اللبنة) يزيد من نسبة الانتاج ويقلل من فقد مصل اللبن. بالإضافة الى ذلك، يؤدي تضمين انزيم ترانسجلوتاميناز في الجبنة البيضاء المحلية إلى زيادة نسبة الانتاج. التحسن في نسبة الإنتاج كان بسبب ربط بروتينات الحليب بفعل نشاط انزيم الترانسجلوتاميناز. أظهرت النتائج أن نسبة انتاج الزبادي المركز (اللبنة) تحسنت عندما بستر الحليب عند (90درجة مئوية / 15 ثانية)، تبع ذلك معالجة بالأنزيم بنسبة (3 جم انزيم / كجم حليب). بالنسبة للجبنة البيضاء المحلية المحفوظة بمحلول ملحي، تحسنت نسبة الانتاج بشكل كبير عندما بستر الحليب عند (72درجة مئوية / 15 ثانية)، تبع ذلك معالجة بالأنزيم بنسبة (3 جم انزيم / كجم حليب).عينات اللبن المركز (اللبنة) ذات أعلى إنتاج وأقل نسب مصل اللبن، وكذلك عينات الجبنة البيضاء المحلية المحفوظة بمحلول ملحي ذات أعلى نسبة إنتاج، خضعت لتحليل فيزوكيميائي وميكروبي عندما تكون طازجة وعند (15، و30) يومًا من فترة التخزين.أظهرت النتائج الفيزوكيميائية لكلا المنتجين أن العينات المنتجة بمعالجة الترانسجلوتاميناز أظهرت قيمًا أعلى للأس الهيدروجيني، وقيم حموضة أقل، ومحتوى رطوبة أعلى، وفقدان مصل أقل (لعينات اللبنة المعالجة)، ومحتوى أقل من المادة الجافة (لعينات الجبنة المعالجة). على صعيد التحليل الميكروبي، أظهرت النتائج أنه في عينات اللبنة المعالجة، أدى ربط بروتينات الحليب بواسطة انزيم الترانسجلوتاميناز الى تأخير نمو بكتيريا حمض اللاكتيك، وبالتالي اعداد اقل ووقت تخثر اطول. في عينات الجبنة البيضاء المحلية المعالجة، كان تعداد البكتيريا القولونية أقل من عينة التحكم خلال فترة التخزين. بينما كلا المنتجين المعالجين بالأنزيم أظهروا نموًا في الخميرة والعفن أعلى من عينات التحكم.أوصت الدراسة بشكل أساسي باستخدام انزيم ترانسجلوتاميناز كطريقة لتحسين الانتاج، خاصة إذا تم دمجه مع درجة حرارة البسترة المناسبة لكل منتج. بالإضافة إلى تحسين الإنتاج، إمكانية الاستغناء عن استخدام المثبتات. كما أوصت الدراسة بإجراء مزيد من الدراسات للتحقيق في الخصائص الحسية والانسيابية للعينات المعالجة. كذلك، يلزم إجراء دراسات لاستقصاء تأثير إضافة ترانسجلوتاميناز على فترة التخمير أو التخثر؛ لأخذ تكلفة الوقت في الاعتبار.