Fermente süt ürünlerinin reolojik özellikleri

Fermente süt ürünleri insanlar için önemli bir gıda ve besin kaynağıdır. Fermente süt ürünleri spesifik mikroorganizmaların seçici olarak süt içerisinde gelişmesi ile elde edilir. Tüm dünyada geleneksel ve endüstriyel olarak üretilen fermente süt ürünleri bulunmaktadır. Ayrıca fermente süt ürünleri kazanç sağlayan önemli bir pazar potansiyeline sahiptir.

Tuğba Kök Taş, Zeynep B. Güzel Seydim (Süleyman Demirel Üniversitesi, Gıda Mühendisliği Bölümü)

ÖZET

Fermente süt ürünleri insanlar için önemli bir gıda ve besin kaynağıdır. Fermente süt ürünleri spesifik mikroorganizmaların seçici olarak süt içerisinde gelişmesi ile elde edilir. Tüm dünyada geleneksel ve endüstriyel olarak üretilen fermente süt ürünleri bulunmaktadır. Ayrıca fermente süt ürünleri kazanç sağlayan önemli bir pazar potansiyeline sahiptir.

Fermente süt içeceklerinin akışkan davranışlarını ve ürünün tekstürü üzerine etkilerini belirlemek için çalışmalar yapılmıştır. Bu derlemede gıdalarda reolojinin önemi ve fermente süt ürünlerinin akışkan davranışlarıyla ilgili bilgilerin sunulması amaçlanmıştır. Fermente süt ürünlerinin endüstriyel üretimde standardizasyonun sağlanmasına katkı sağlayacaktır.

 Fermente Süt Ürünleri

Soğuk depolamanın olmadığı eski zamanlarda, sütün çabuk bozulabilir özelliğinden dolayı uzun süre muhafaza edebilmek amacıyla ilk olarak fermente sütler üretilmiştir (Akuzawa ve Surono, 2002). Fermente süt ürünleri sütte bulunan spesifik mikroorganizmaların seçici olarak süt içerisinde gelişmesi ile elde edilir. Tüm dünyada geleneksel ve endüstriyel olarak üretilen fermente süt ürünleri bulunmaktadır (Surono ve Husono, 2002) (Çizelge 1.).

Çizelge 1. Dünyadaki bazı fermente süt ürünleri (Tamime ve Robinson, 1999)

Gıdalarda Reoloji Bilimi

Türk Gıda Kodeks’inde fermente süt ürünü, sütün uygun mikroorganizmalar tarafından fermantasyonu ile pH değerinin düşmesi veya koagülasyonu sonucu oluşan ve ısıl işlem görmediği sürece spesifik mikroorganizmaları aktif halde bulunduran ürün olarak tanımlanmaktadır (Tebliğ No:2009/25). Ülkemizde geleneksel ve ticari olarak üretilen çeşitli fermente süt ürünleri bulunmaktadır. Bu ürünler arasında ticari önemi yüksek yoğurt, ayran, süzme yoğurt ve kefir ile geleneksel olarak üretilen kefir, kımız, torba yoğurdu (kese) ve kurut bulunmaktadır.

Gıdaların fiziksel özelliklerini tanımlamada genel olarak tekstür kelimesi kullanılmaktadır; fakat tekstür sadece reolojik özellikleri değil ürünün enstrümantal ölçülen karakteristik özelliklerini de kapsamaktadır. Ayrıca tekstür çiğneme sırasındaki duyusal özellik olarak da ifade edilir. Tekstür, tüketici bakımından gıdanın önemli bir kabul edilebilirlik kalite kriterdir. Reoloji bilimi ise ilk olarak 1929’da E.C. Bingham tarafından Yunanca’da “rhein” kelimesinden türetilerek, Amerikan Reoloji Topluluğu onayı ile tanımlanmıştır. Reoloji maddenin akışını ve deformasyonunu inceleyen bir bilim dalıdır.

Gıda Üretiminde Reolojik Özellikler:

• Bileşenlerin ve son ürünlerin kalite kontrolünü sağlar,
• Üretim hattında değerlendirmeyi sağlar,
• Tüketici kabul edilebilirliği için gıda ürününü geliştirmeyi ve sınıflandırmayı sağlar,
• Ayrıca tekstürel ve yapısal özellikler arasında ilişkiyi açıklamayı sağlar.

Reoloji bilimi maddenin akma ve deformasyonuyla ilgilenmekte (Bourne, 1982); gıda işletmelerinde, gıdaların üretiminde ve gıdanın tüm alanları içinde pek çok uygulamada yer almaktadır. Gıda reolojisi, gıda endüstrisinde hammadde ile üretim sırasındaki ve son ürünün akışı ve deformasyonuyla ilgilenir (White, 1970; Tabilo-Munizaga ve Barbosa-Canovas, 2005). Süt ürünlerinin akışkan davranışlarını belirlemek için reometreler kullanılmaktadır. Elde edilen görünür viskozite, kayma gerilmesi ve deformasyon hız verileri ile çeşitli modeller kullanılarak ürün konsistens indeksi belirlenir. Kayma gerilmesi-deformasyon hız ilişkisi ürün akış tipini, görünür viskozite-zaman ilişkisi akışkan davranışını belirlemektedir. Reolojik verilerin, hammadde seçimi, proses, paketleme ve depolama sırasında ürün kalitesini ve tüketici kabul edilebilirliğini arttırdığı düşünülmektedir.

Fermente Süt Ürünlerinin Reolojik Özellikleri

Ayran geleneksel bir fermente süt içeceğimizdir ve reolojik özellikleri ile ilgili araştırmalar sınırlı sayıda bulunmaktadır. Türkiye’de marketlerde satılan ayran örneklerinin tiksotropi ile Newtoniyen olmayan pseudoplastik akış gösterdiği tespit edilmiştir (Lokumcu vd., 2002).  Köksoy ve Kılıç (2003) ayranın reolojik özellikleri üzerine su ve tuz oranlarının etkisini araştırmışlardır. Su oranı %30 ve %50 ile tuz oranı %0,1 ve %0,05 oranlarında ayran üretimleri yapılarak reolojik özellikleri incelenmiştir. Tüm örnekler kayma incelmesiyle Newtoniyen akış tipi göstermiştir. Su içeriği % 30 olan bazı ayran örneklerinde hafif tiksotropik akış tespit edilmiştir. Yoğurt jelinin yapısı kazein ve ısı ile denatüre edilmiş serum proteinlerinin ilişkisi ile ağ yapı içinde tutuklanan sudan oluşmaktadır. Ayran üretiminde yoğurt jeline su ve tuz ilave edilerek karıştırılması, mekanik işlemlere hassas olan jel yapıyı rahatsız etmekte ve depolama süresinde protein-protein interaksiyonlarının artmasıyla çeşitli faz ayrılması gibi fiziksel problemlere rastlanılmaktadır. Yapılan çalışmada ayranların akış davranış indeksi artan su ve tuz oranlarında hızla artarken, üretim şeklinin ve bileşiminin reolojik özellikler üzerinde etkili olduğu tespit edilmiştir. Köksoy ve Kılıç (2003), ayran örneklerine, çeşitli katkı maddelerini farklı oranlarda ilave ederek reolojik özelliklerini incelemişlerdir. % 0,1 guar gum ilaveli ayran örneğinin viskozite değeri 48 mPas; % 0,1 lokust bean gam ilaveli ayran örneğinin viskozite değeri 31 mPas; %25 yüksek metioksin pektin ilavesiyle ürettikleri ayran örneklerinin viskozite değeri 27 mPas ve % 25 jelatin ilaveli ayranın viskozite değeri 18 mPas olarak tespit edilmiştir. Kök-Taş ve Güzel-Seydim (2010) Dairy-Lo ve inulin ilave edilen yağsız probiyotik ayranın reolojik özelliklerini belirlemişlerdir. Kontrol ve Dairy-Lo ilaveli ayran viskoziteleri sırasıyla 65 RPM’de  26 mPas ve 35 mPas olarak tespit edilmiştir. Tüm ayran örnekleri Newtoniyen olmayan pseudoplastik davranış göstermiştir. Protein–su hidrofilik reaksiyonlarının artmasıyla ve jelleşme özelliğinin iyileşmesiyle görünür viskoziteyi olumlu şekilde etkilediği belirlenmiştir. Karbonhidrat kökenli inulin örneklerinde ise görünür viskozite değerlerinin Dairy-Lo ve süt tozu katkılı örneklere göre önemli düzeyde düşük olduğu belirlenmiştir. Bu araştırma esnasında da özellikle inulin içeren örneklerde kültür kullanımından bağımsız olarak faz ayrılması gözlemlenmiştir.

Irigoyen vd. (2005), kefir örnekleri viskozite değerlerinin 21 gün süresince azaldığını tespit etmiştir. Farklı oranda kullandığı kefir danelerinin (%1 ve %5) 100 RPM’de viskoziteleri 1. günde sırasıyla; 425 ve 501 mPas, 21. günde viskoziteleri sırasıyla; 179 ve 296 mPas olarak bulunmuştur. Ertekin ve Güzel-Seydim (2010), Dairy-Lo ilave edilen yağsız kefir reolojik özelliklerini belirlemişlerdir. Dairy-Lo ilaveli kefirin viskozitesi 180 mPas olarak tespit edilmiştir. Kök-Taş (2010), kefir danesinden üretilen kefir ile kefir kültüründen üretilen kefir örneklerini karşılaştırmış ve newtoniyen olmayan pseudoplastik akış tipine ve tiksotropik akışkan davranışında olduğunu tespit etmiştir. Kefir örneklerinin 1. gün viskozite değerleri, 225-315 mPas değişim aralığında olarak bulunmuştur.

Kücükçetin vd. (2003), kımızın 1. gün viskozite değerini 6,1 mPas olarak bulmuştur. Kımızın 15 gün depolama süresince viskozite değerlerinde azalma tespit edilmiştir.

Fermente süt içeceklerinin akışkan davranışlarını ve etkilerini belirlemek için birçok çalışma yapılmıştır. Kıvamlı ve yüksek pseudoplastik özellikteki laktik içecekler ile duyusal olarak tüketici açısından kabul edilebilirliği arasında pozitif korelasyon bulunmuştur (Penna vd., 2001). Kristensen vd. (1997), kültürle yapılan Buttermilk’in pseudoplastik özellikte olduğunu belirlemiştir. Butler ve McNulty (1995), zamana bağlı davranışları açıklayan yapısal parametrelerin sonuçlarını Herschel-Bulkley Modelini kullanarak Buttermilk ürününün reolojik davranışlarını modellemişlerdir. Beş ticari markaya ait fermente içeceklerin reolojik ve duyusal (görünüş, kıvam ve tat) özellikleri belirlenmiştir. Reolojik ölçümler 5 °C ve 25 °C’de Brookfield reometresi kullanılarak yapılmıştır. Deney verileri Power Law ve Herschel-Bulkley modelleri ile açıklanmıştır. Tüm örneklerin tiksotropik ve Newtonian olmayan davranış gösterdiği tespit edilmiştir. Farklı markalara ait fermente içecekler benzer reolojik davranışlar göstermişlerdir (Penna vd., 2000).

Yadav vd. (2007),  Hindistan’da üretilen Dahi fermente süt ürününün, depolamanın üçüncü gününde viskozite değerini 42,25 mPas olarak tespit etmiştir.

Begoña de Ancos ve Rosario Gomez (2000), yüksek basınç uygulamasının az yağlı karıştırılmış yoğurdun fiziksel ve duyusal özellikleri üzerine etkisini araştırmıştır. Laboratuar koşullarında üretilen yoğurt örneklerine, 100-400 mPa basınç, 20°C’de 15 dakika süre ile uygulanmıştır. Rotasyonal viskozite ölçümleri ile 12 rpm’deki sabit kayma hızında gerçekleştirilmiştir. Yüksek basınç altında yapılmış yoğurt örnekleri, kontrol örneklerine göre daha yüksek akışkanlık özellikleri göstermiştir. Yoğurt örneklerinin viskozitesindeki bu artışın nedeni, β- laktoglobulin yapısında yüksek basınç işleminden kaynaklanan çeşitli önemli moleküler açılmalarla protein agregasyonlarının artmasıyla oluşan çeşitli modifikasyonların meydana gelmesinden kaynaklandığı tespit edilmiştir. Serbest amino asit içeriklerinin de kontrol örneklerine göre daha fazla tespit edilmesi, aynı görüşü desteklemektedir. Ayrıca araştırmada yapılan duyusal analizlerde, yüksek basınç işlemi görmüş yoğurt örnekleri tekstür, tat ve aroma ile genel kabul edilebilirlik açısından kontrol örneklerine göre önemli düzeyde daha çok beğenilmiştir. Bu çalışma ile az yağlı yoğurtların, yüksek basınç uygulamasıyla duyusal ve fiziksel özelliklerinin iyileştirilebildiği tespit edilmiştir. Dolayısıyla bu yöntem üretimde katkı maddeleri kullanımının azaltılması için önemli bir alternatif olarak önerilmektedir. O’Donnell ve Butler (1999), pıhtısı kırılmış tip yoğurdun akış oran verilerinin, 5°C’de tiksotropik sıvılarla ilişkilendirilen akış özelliklerini gösterdiğini bulmuştur. Ünal vd. (2003), lokust bean gam, süt tozu kullanarak az yağlı set tip yoğurdun 10 RPM hızında, 10 °C’de Brookfield viskometresi ile akışkan davranışını belirlemiştir. Örneklerin kuru maddesinin artmasıyla, viskozitenin arttığı tespit edilmiştir. Ancak polisakkaritlerle zenginleştirilmiş ürünlerde özellikle gam konsantrasyonu belli düzeyin üzerine çıktığında polisakkarit ile kazein fazlarının ayrılmasına neden olduğu bilinmektedir (Schmidt ve Smith, 1992; Tuinier vd., 2000). Uygun viskozite değeri lokust bean gam (%2)  ilavesiyle  %14  kuru madde oranına sahip yoğurtta tespit edilmiştir (Ünal vd., 2003).

Abu-Jdayil vd. (2000), sıcaklık ve üretim yöntemlerinin Labne’nin reolojik özellikleri üzerine etkisini araştırmışlardır. Labne örneklerinin kayma incelmesi ve tiksotropik davranış gösterdikleri tespit edilmiştir. Power-law modeli, Labne’nin görünür viskozitesiyle kayma oranı arasındaki ilişkiyi belirlemede kullanılmıştır. Abu-Jdayil ve Mohameed (2002), depolama süresinin Labne ürünün akışkanlığı üzerindeki etkisini, rotasyonel viskometre kullanarak incelemiştir. Labne’nin depolama süresince görünür viskozitedeki artışın, jel yapısında oluşan gelişmelerle ilişkili olduğu bulunmuştur. Bu çalışmada dikkat çeken diğer bir sonuç ise Labne örneklerinin farklı depolama sürelerinde, kayma incelmesi ve tiksotropik davranışları sergilemeleridir. Özer vd. (1998), inkübasyon ve depolama süresinde üç farklı toplam kuru maddeyle sahip Labne örneklerinin viskoelastik özelliklerini belirlemiştirler.

Sonuç

Fermente süt ürünlerinde, üretimin her aşamasında reolojik özelliklerin belirlenmesi, ürün kalitesi için oldukça önemlidir. Hammadde tipi, proses, paketleme ve depolama sırasında, fermente ürün deformasyona uğrar ve ürünün kalitesini belirler. Reolojik ölçümler hammadde-ürün arasındaki ilişkiyi kontrol etmek için gereklidir. Tüm bu kontrollerin düzenli yapılmasıyla ürün kalitesi ve tüketici kabul edilebilirliği artacak ve ürün standardizasyonu sağlanacaktır.

Kaynaklar

Abu-Jdayil, B., Shaker, R.R., Jumah, R.Y., 2000. Comparison between traditional and new methods for prodcution of Labneh, International Journal of Food Properties, 3, 207-213.

Abu-Jdayil, B., Mohammed, H., 2002. Experşmental and modelling studies of the flow properties of concentrated yogurt as affected by the storage time, Journal of Food Engineerig, 52, 359-365.

Akuzawa, R., Surono, I.S., 2002. Fermented milks/Asia. Encyclopedialopedia of Dairy Sciences. Elsevier Science Ltd., 1045.

Begoña de Ancos, M., Rosario Gomez, P.C., 2000. Characteristics of stirred low-fat yoghurt as affected by high pressure, International Dairy Journal, 10, 105-111.

Bourne, M., 1982. Food Texture and Viscosity: Concept and Measurement, 199-245.

Butler, F., Mcnulty, P. 1995. Time dependent rheological characterisation of buttermilk a 50C. Journal of Food Engineering, 25(4), 569-580.

Ertekin, B., Guzel-Seydim, Z., 2010. Effect of fat replacers on kefir quality. Journal Science Food Agriculture, 90.

Irigoyen, A., Arana, I., Castiella, M., Torre, P., Ibanez, F.C., 2005. Microbiological, Physicochemical and Sensory Characteristics of Kefir During Storage. Food Chemistry, 90, 613-620.

Kristensen, D., Jensen, P.Y., Madsen, F., Birdi, K.S., 1997. Rheology and surface tension of selected processed dairy fluids: Influence of temperature. Journal of Dairy Science, 80(10), 2282–2290.

Köksoy, A., Kılıç, M., 2003. Effects of water and salt level on rheological properties of ayran, a Turkish yoghurt drink, Food Engineering, Faculty of Chemical and Metallurgical Engineering, Istanbul Technical University, Istanbul, Turkey.

Kok-Tas, T. and Guzel-Seydim, Z.B. 2010. Determination of effects of some fat replacers on probiotic fermented milk. Milchwissenschaft. 3:65.

Kok-Tas, T., 2010. Kontrollü Atmosfer Uygulamasının Kefir Danesi ve Kefir Üzerine Etkilerinin Belirlenmesi. Doktora Tezi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Isparta, Türkiye.

Kücükcetin, A., Yaygin, H., Hinrichs, J., Kulozik, U., 2003. Adaptation of bovine milk towards mares’ milk composition by means of membrane technology for koumiss manufacture, International Dairy Journal, 13, 945–951.

Lokumcu, F., Fıratlıgil–Durmuş, E., Evranuz, O., 2002. Determination of rheological properties of several ayrans sold in Istanbul area. In Proceedings of seventh Turkish food congress, 257-265, Ankara, Turkey.

O’Donnell, H.J., Butler, F., 2000. Modelling the flow of a time-dependent viscous product (culture buttermilk) in a tube viscometer, Journal of Food Engineering, 42, 199-206

Özer, B.H., Bell, A.B., Grandison, A.S., Robinson, R.K., 1998. Rheological properties of concentrated yoghurt (labneh), Journal of Texture Studies, 29, 67-79.

Penna, A.L.B., Sıvıerı, K., Olıvıera, M.N., 2001. Relation between quality and rheological properties of lactic beverages, Journal of Food Engineering, 49(1), 7-13.

Schmidt, K.A., Smith, D.E., 1992. Milk reactivity of gum and milk protein solutions, Journal of Dairy Science, 10, 199-212.

Surono, I., Hosono, A., 2002. Fermented Milks/Starter Cultures. Encyclopedialopedia of Dairy Sciences. Elsevier Science Ltd., 1023.

Tamime, A.Y., Robinson, R.K., 1999. Yoghurt: Science and Technology, 2nd edn. Cambridge: Woodhead.

White, G.W. 1970. Rheology in Food Research, Journal of Food Technology. 5, 1-32.

Tabilo-Munizaga and Barbosa-Cánovas, G.V. 2005. Rheology in the food industry, Journal of Food Engineering. 67, 147-156.

Tuinier, R., ten Grotenhuis, E., de Kruif, C.G., 2000, The effect of depolymerized guar gum on the stability of skim milk, Food Hydrocolloids, 14, 1-7.

Ünal, B., Metin, S., Isikli, N.D., 2003. Use of response surface methodology to describe the combined effect of storage time, locust bean gum and dry matter of milk on the physical properties of low-fat set yoghurt. International Dairy Journal, 13, 909–916.

Yadav H., Jain S., Sinha P.R., 2007. Evaluation of changes during storage of probiotic dahi at 7°C, International Journal of Dairy Science. 60 (3), 205-210.