بهبود پنیر فرآوری‌شده کم‌چرب قابل‌پخش با استفاده از پروتئین‌های کنجد: ارزیابی ویژگی‌های کیفی و خلوص

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 وزارت کشاورزی، اداره کشاورزی بابل، حله، عراق و دانشکده علوم غذایی، دانشگاه سبز القاسم، 51013، بابل، عراق

2 دانشکده علوم غذایی، دانشگاه سبز القاسم، 51013، بابل، عراق

چکیده

هدف: چربی اصلی‌ترین جزء تعیین‌کننده در میزان انرژی و ویژگی‌های عملکردی پنیر است. از این‌رو، توسعه مواد غذایی کم‌چرب عملکردی همچنان مورد توجه جدی پژوهشگران و صنعت غذا قرار دارد. با این حال، کاهش چربی و افزایش پروتئین در پنیر فرآوری‌شده معمولاً موجب شکنندگی بیشتر و کاهش خاصیت کشسانی، قابلیت پخش و حلالیت می‌شود. در این پژوهش، اثر افزودن پروتئین‌های کنجد در غلظت‌های مختلف به‌عنوان جایگزین چربی در پنیر فرآوری‌شده کم‌چرب قابل‌پخش، با تمرکز بر ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی، رئولوژیکی، حسی و شاخص خلوص مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: پنیر چدار پرچرب به همراه پنیر نرم پرچرب به‌عنوان شاهد مثبت و ترکیب پنیر چدار پرچرب با پنیر نرم کم‌چرب به‌عنوان شاهد منفی استفاده شد. پروتئین کنجد در مقادیر مختلف (T1، T2 و T3) با غلظت‌های 1.5%، 3.0% و 4.5% به‌عنوان جایگزین چربی افزوده شد. آنالیزهای شیمیایی شامل تعیین رطوبت، پروتئین، چربی، خاکستر، کربوهیدرات، اسیدیته کل و pH بود. ارزیابی‌های رئولوژیکی شامل سختی، چسبندگی و انعطاف‌پذیری و همچنین آزمون حسی و درصد خلوص انجام گرفت.
نتایج: نمونه‌های پنیر حاوی پروتئین کنجد نسبت به شاهد منفی رطوبت کمتری داشتند، در حالی که میزان پروتئین آن‌ها نزدیک‌تر به شاهد مثبت بود. میزان کربوهیدرات، خاکستر و اسیدیته کل در تیمارهای جایگزین افزایش یافت، در حالی که مقدار چربی و pH کاهش یافت. تجزیه بافتی نشان‌دهنده بهبود در سختی، چسبندگی و انعطاف‌پذیری بود که با ارتقای ویژگی‌های حسی و درصد خلوص بالاتر در مقایسه با هر دو شاهد همراه شد. آزمون SDS-PAGE ادغام موفق پروتئین‌های کنجد (در محدوده 20-50 کیلو دالتون) را تأیید کرد؛ شدت باندها متناسب با سطح جایگزینی افزایش یافت و در عین حال یکپارچگی پروتئین‌های شیر از جمله α-، β- و κ-کازئین‌ها حفظ شد.
نتیجه‌گیری: افزودن پروتئین‌های کنجد به‌عنوان جایگزین چربی موجب بهبود ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی، رئولوژیکی و حسی پنیر فرآوری‌شده کم‌چرب قابل‌پخش شد، در حالی که یکپارچگی پروتئینی حفظ گردید. این یافته‌ها پتانسیل پروتئین‌های کنجد را به‌عنوان جایگزین مؤثر چربی نشان داده و راهکاری نویدبخش برای تولید محصولات پنیر کم‌چرب با ارزش تغذیه‌ای بالاتر و پذیرش مطلوب مصرف‌کننده ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Enhancement of low-fat spreadable processed cheese with sesame proteins: evaluation of quality and purity characteristics

نویسندگان [English]

  • Salih H. Abada 1
  • Dhia Ibrahim Jerro Al-Bedrani 2
1 Ministry of Agriculture, Babylon agriculture office, Hilla, Iraq and College of Food Science, Al-Qasim Green University, 51013, Babylon, Iraq.
2 College of Food Science, Al-Qasim Green University, 51013, Babylon, Iraq.
چکیده [English]

Objective
Fat is the primary component affecting both the energy content and functional properties of cheese. Consequently, the development of low-fat functional foods continues to attract meaningful interest from researchers and the food industry. However, reducing fat and increasing protein content in processed cheese typically leads to greater brittleness and reduced elasticity, spreadability, and solubility. This investigations examined the effect of incorporating sesame proteins at varying concentrations as fat substitutes in a spreadable low-fat processed cheese mixture, with a centralize on physicochemical, rheological, sensory, and clearance characteristics.

Materials and Methods
Full-fat cheddar cheese combined with full-fat soft cheese served as the positive control, while a blend of full-fat cheddar cheese and low-fat soft cheese served as the negative control. Sesame protein was added as a fat replacer in different proportions (T1, T2, and T3) at concentrations of 1.5%, 3.0%, and 4.5%, respectively. Chemical analyses included determination of moisture, protein, fat, ash, carbohydrate content, total acidity, and pH. Rheological evaluations encompassed hardness, adhesiveness, and flexibility, while sensory analysis and clearance percentage were also evaluated.

Results
Cheese samples with sesame protein exhibited lower moisture content than the negative control, while protein levels were closer to those of the positive control. Carbohydrate, ash, and total acidity levels improved in the replacement treatments, whereas fat content and pH decreased. Texture analyses demonstrated improvements in hardness, adhesion, and flexibility, accompanied by increased sensory attributes and higher clearance percentages relative to both controls. SDS-PAGE analysis affirmed the successful incorporation of sesame proteins (20–50 kDa range), with band intensity increasing in proportion to substitution level, while preserving the structural integrity of milk proteins, containing α-, β-, and κ-caseins.

Conclusion
The incorporation of sesame proteins as fat substitutes improved the physicochemical, rheological, and sensory qualities of low-fat spreadable processed cheese while maintaining protein integrity. These results highlight the potential of sesame proteins as effective fat replacers, proposing a hopeful approach for expanding nutritionally improved and consumer-acceptable low-fat cheese products.

کلیدواژه‌ها [English]

  • clearance percentage
  • fat substitutes
  • processed cheese
  • SDS-PAGE
  • sesame proteins

مراجع

Abd El-Salam, B. A. (2015). Effect of milk fat replacement with vegetable oil and/or whey protein concentrate on microstructure, texture and sensory characteristics of fresh soft cheese. International Journal of Dairy Science, 10(3), 117–125. https://doi.org/10.3923/ijds.2015.117.125
Achouri, A., Nail, V., & Boye, J. I. (2012). Sesame protein isolate: Fractionation, secondary structure and functional properties. Food Research International, 46(1), 360–369. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2012.01.001
Afnor. (1993). Norme française, contrôle de la qualité des produits alimentaires, lait et produits alimentaires: Analyses physico-chimiques (4th ed.). Paris, France: Recueil des Normes Françaises.
Al-Bedrani, D. I. J., Al-Saadi, J. M. S., & Kadhimn, D. H. (2019). Effect of whey protein concentrate on the chemical, rheological and sensory properties of processed cheese manufactured from Iraqi soft cheese. Biochemistry and Cellular Archives, 19(Suppl. 1), 2101–2105. https://doi.org/10.35124/bca.2019.19.S1.2101
Awad, S., Hassan, A. N., & Muthukumarappan, K. (2005). Application of exopolysaccharide-producing cultures in reduced-fat cheddar cheese: Texture and melting properties. Journal of Dairy Science, 88(12), 4204–4213. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(05)73106-4
Chatziantoniou, S. E., Thomareis, A. S., & Kontominas, M. G. (2015). Effect of chemical composition on physico-chemical, rheological and sensory properties of spreadable processed whey cheese. European Food Research and Technology, 241(6), 737–748. https://doi.org/10.1007/s00217-015-2499-6
Drake, M. A., Gerard, P. D., & Civille, G. V. (1999). Ability of hand evaluation versus mouth evaluation to differentiate texture of cheese. Journal of Sensory Studies, 14(4), 425–441. https://doi.org/10.1111/j.1745-459x.1999.tb00126.x
El-Aidie, S. A., Mabrouk, A. M., Abd-Elgawad, A. R., & El-Garhi, H. E. M. (2023). Physicochemical, textural and organoleptic properties of functional processed cheese manufactured from ultrafiltered milk. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 51, Article 102798. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2023.102798
El-Assar, M. A., Abou-Dawood, S. A., Sakr, S. S., & Younis, N. M. (2019). Low-fat processed cheese spread with added inulin: Its physicochemical, rheological and sensory characteristics. International Journal of Dairy Science, 14(1), 12–20. https://doi.org/10.3923/ijds.2019.12.20
El-Baz, A. (2013). The use of inulin as a dietary fiber in the production of synbiotic UF-soft cheese. Journal of Food and Dairy Sciences, 4(12), 663–677. https://doi.org/10.21608/jfds.2013.72121
El-Shibiny, S., Shenana, M. E., El-Nagar, G. F., & Abdou, S. M. (2007). Preparation and properties of low fat processed cheese spreads. International Journal of Dairy Science, 2(1), 13–22. https://doi.org/10.3923/ijds.2007.13.22
Food and Agriculture Organization of the United Nations. (2011). FAOSTAT. http://faostat.fao.org/site/535/default.aspx
Hazen, C. (2005). Packing that protein punch. Food Product Design, 15(4), 32–55.
Joon, R., Mishra, S. K., Brar, G. S., Singh, P. K., & Panwar, H. (2017). Instrumental texture and syneresis analysis of yoghurt prepared from goat and cow milk. The Pharma Innovation Journal, 6(7), 971–974. https://www.thepharmajournal.com/archives/?year=2017&vol=6&issue=7&ArticleId=1167
Joshi, A. U., Liu, C., & Sathe, S. K. (2015). Functional properties of select seed flours. LWT - Food Science and Technology, 60(1), 325–331. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2014.08.038
Joshi, A., Virdi, A. S., Kaur, R., Kumar, A., & Singh, N. (2025). Deciphering food proteins: The applications of SDS-PAGE in food science. Food Bioscience, 66, Article 106126. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.106126
Joshi, N. S., Jhala, R. P., Muthukumarappan, K., Acharya, M. R., & Mistry, V. V. (2004). Textural and rheological properties of processed cheese. International Journal of Food Properties, 7(3), 519–530. https://doi.org/10.1081/JFP-200032962
Koca, N., & Metin, M. (2004). Textural, melting and sensory properties of low-fat fresh kashar cheeses produced by applying fat replacers. International Dairy Journal, 14(4), 365–373. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2003.08.006
Korish, M., & Abeer, A. (2012). Improving the textural properties of Egyptian kariesh cheese by addition of hydrocolloids. International Journal of Dairy Technology, 65(2), 237–242. https://doi.org/10.1111/j.1471-0307.2011.00818.x
Kumar, R. (2012). An investigation into improvement of low fat cheddar cheese by the addition of hydrocolloids [Master’s thesis, University of Minnesota]. University of Minnesota Digital Conservancy. https://hdl.handle.net/11299/165556
Lobato-Calleros, C., Sosa-Pérez, A., Rodríguez-Tafoya, J., Sandoval-Castilla, O., Pérez-Alonso, C., & Vernon-Carter, E. J. (2008). Structural and textural characteristics of reduced-fat cheese-like products made from W1/O/W2 emulsions and skim milk. LWT - Food Science and Technology, 41(10), 1847–1856. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2008.01.006
Lu, X., Schmitt, D., & Chen, S. (2010). Effect of sesame protein isolate in partial replacement of milk protein on the rheological, textural and microstructural characteristics of fresh cheese. International Journal of Food Science and Technology, 45(7), 1368–1377. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2010.02262.x
Magenis, R. B., Prudêncio, E. S., Fritzen-Freire, C. B., Stephan, M. P., do Egito, A. S., & Daguer, H. (2014). Rheological, physicochemical and authenticity assessment of Minas Frescal cheese. Food Control, 45, 22–28. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2014.04.012
Nateghi-Alahi, F., & Khazaei-Poul, M. (2012). Experimental study of steel plate shear walls with infill plates strengthened by GFRP laminates. Journal of Constructional Steel Research, 78, 159–172. https://doi.org/10.1016/j.jcsr.2012.07.002
Onsaard, E. (2012). Sesame proteins. International Food Research Journal, 19(4), 1287–1295. http://www.ifrj.upm.edu.my/
Pinto, S., Rathour, A. K., Prajapati, J. P., Jana, A. H., & Solanky, M. J. (2007). Utilization of whey protein concentrate in processed cheese spread. Natural Product Radiance, 6(5), 398–401. https://nopr.niscair.res.in/bitstream/123456789/7892/1/NPR%206(5)%20398-401.pdf
Rahi, A. K., Al-Bedrani, D. I. J., Saadi, A. M., & ALKaisy, Q. H. (2023). Effect of adding sodium caseinate, whey protein concentrate and milk protein concentrate on the physical, rheological and sensory properties of yogurt produced from goat milk. Journal of Applied and Natural Science, 15(4), 1434–1444. https://doi.org/10.31018/jans.v15i4.5099
Rogers, N. R., McMahon, D. J., Daubert, C. R., Berry, T. K., & Foegeding, E. A. (2010). Rheological properties and microstructure of cheddar cheese made with different fat contents. Journal of Dairy Science, 93(10), 4565–4576. https://doi.org/10.3168/jds.2010-3494
Rowney, M. K., Roupas, P., Hickey, M. W., & Everett, D. W. (2004). Salt-induced structural changes in 1-day old mozzarella cheese and the impact upon free oil formation. International Dairy Journal, 14(9), 809–816. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2004.02.004
SAS Institute. (2018). Statistical Analysis System user’s guide: Statistics (Version 9.6). Cary, NC: SAS Institute Inc.
Vidigal, M. C. T. R., Minim, V. P. R., Ramos, A. M., Ceresino, E. B., Diniz, M. D. M. S., Camilloto, G. P., & Minim, L. A. (2012). Effect of whey protein concentrate on texture of fat-free desserts: Sensory and instrumental measurements. Food Science and Technology, 32(2), 412–418. https://doi.org/10.1590/S0101-20612012005000047
مجله بیوتکنولوژی کشاورزی
دوره 17، شماره 4
آبان 1404
صفحه 169-186

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار