Ripened cheeses : The Effects of fat Modifications on Sensory Characteristics and Fatty Acid Composition

Fat is a remarkable source of energy in diet. The majority of dietary fat consists of fatty acids, which have a great influence on health. Much attention in nutritional discussion has focused on the saturation of fatty acids in food. Another group of fatty acids with significance to health is trans fatty acids (TFAs). Trans fatty acids resemble saturated fat in a physiological sense but are shown to increase the risk of cardiovascular disease even more than saturated fat. Nevertheless, there are differences in the biological activity of different TFA isomers. The analysis of fatty acids has met an increasing demand for more and more precise identification. The correlation between saturated fat and cardiovascular diseases found in earlier decades has changed the nutritional recommendations to reduced-fat dairy products. Reduced-fat dairy products are a way of reducing total energy in diet, too. Dairy products may have a modified fatty acid profile if fat sources other than milk are used. Modern methods, with a greater weight on mass spectrometric methods, for fatty acid analysis and the effects of fat on the chemical and sensory characteristics of dairy products are reviewed. Fat reduction changes the properties of cheese. The aim of the first part of the study was to characterise cheeses on the Finnish market and find out specifically the appealing characteristics of reduced-fat cheeses. The cheeses in the study were Emmental, Edam and Havarti-type cheeses. Chemical composition, sensory profile and consumer liking were studied. Cheese properties and liking were linked to identify the appealing characteristics of different cheeses. The second part of the study included fatty acid analysis. Dairy products on the market have variable fat sources ofvegetable origin. It is known from the literature that hardened vegetable fats may have TFAs, but the current situation on the Finnish market was not known. The aim of the second part of the study was to survey the fatty acid profiles of milk-based dairy products (cheeses, vegetable fat ice creams, and vegetable fat cream substitutes) and spreads and shortenings on the market. Products with reduced-fat or modified fat were included. Free fatty acids are produced by lipolysis from fat. They have effect on the flavour of cheeses. Lipolysis can be enhanced by homogenisation. The aim of the third part of the study was to validate chromatographic method for free fatty acid analysis from cheese and to study the effect of homogenisation on free fatty acids in Emmental. The content of free fatty acids was joined to the sensory profile to find out if they have impact on flavour in the pilot Emmental cheeses. This study shows that it is possible to create reduced-fat cheeses with appealing characteristics. The properties influencing liking were slightly different in reduced-fat cheeses than in regular fat cheeses. Generally reduced-fat cheeses were lacking flavour. The liking of reduced-fat cheeses might increase if flavour intensities could be increased. However, it is desirable that flavour intensity is not increased with salt, as this has negative health effects. The second part of the study shows that several milk-based products and spreads on the Finnish market do not contain remarkable amounts of trans fat. In addition, the fatty acid profiles of the cheeses are shown not to be affected by cheese variety or fat reduction. More interestingly, products have variable amounts of essential fatty acids and n-3 fatty acids. Accurate identification requires good separation between fatty acid isomers. In this study polar and highly polar columns with 60 m or 100 m length were sufficient for cis/trans separation for nutritional purposes. The analysis of fatty acid methyl esters by GC-MSD gave detailed information on fatty acids in dairy food. Free fatty acids of Emmental cheese were quantitatively analysed by GCMSD without derivatisation. Internal standards were used to correct for the effect of sample treatment. The method was suitable for cheese and for shortand medium-chain fatty acids. These volatile fatty acids contribute to the flavour of cheese. The homogenisation of cheese milk increased the content of free fatty acids and the intensity of taste in trial cheeses. The defects, and on the other hand, the appealing characteristics of reduced-fat cheeses were studied. These results contribute to the development of appealing cheeses with reduced-fat content. The survey on fatty acids in dairy-based products gave up-to-date information on products on the market. These results have significance to nutritionists, dieticians, legislators and consumers, as this knowledge was not available before.

Rasva on merkittävä ruokavalion energianlähde. Suurin osa siitä on rasvahappoja, joilla on erilaisia terveydellisiä vaikutuksia. Keskustelu ravitsemuksesta on keskittynyt ruoan sisältämiin tyydyttyneisiin rasvahappoihin, ns. kovaan rasvaan. Toinen terveydelle haitallinen ryhmä on trans-rasvahapot (TFA). Trans-rasvahapot muistuttavat toiminnallisesti tyydyttynyttä rasvaa, mutta niiden on osoitettu olevan sydänterveydelle jopa haitallisempia. TFA-isomeerien välillä on kuitenkin eroja biologisessa aktiivisuudessa. Rasvahappoanalytiikalta vaaditaankin yhä tarkempaa rasvahappojen tunnistusta. Aiempina vuosikymmeninä löydetty tyydyttyneen rasvan ja sydän- ja verisuonitautien yhteys on muuttanut ravitsemussuosituksia vähärasvaisten maitotuotteiden suuntaan. Vähärasvaisten maitotuotteiden käyttö myös pienentää ruokavalion kokonaisenergiamäärää. Maitotuotteiden rasvahappoprofiili muuttuu, jos tuotteen rasva on muuta kuin maitorasvaa. Tämän tutkimuksen kirjallisuusosa sisältää yhteenvedon nykyaikaisista rasvahappojen analyysimenetelmistä pääpainon ollessa massaspektrometrisissä menetelmissä ja rasvan vaikutuksesta maitotuotteiden kemialliseen ja aistittavaan ominaislaatuun. Rasvan vähentämisellä on vaikutusta juuston ominaisuuksiin. Tutkimuksen ensimmäisen osan tavoitteena oli kartoittaa markkinoilla olevien juustojen ominaisuuksia ja löytää erityisesti kevytjuustojen miellyttävyyteen vaikuttavat tekijät. Tutkitut juustot olivat emmental-, edam- ja murukolojuustoja. Juustoista tutkittiin kemiallinen koostumus, aistinvarainen profiili ja miellyttävyys. Yhdistämällä juuston ominaisuudet miellyttävyyteen selvitettiin siihen vaikuttavat juuston ominaispiirteet. Tutkimuksen toinen osa sisälsi rasvahappoanalyysejä. Markkinoilla olevissa maitopohjaisissa tuotteissa on käytetty erilaisia kasviperäisiä rasvanlähteitä. Kirjallisuuden perusteella tiedetään, että kovetetuissa kasvirasvoissa saattaa olla trans-rasvaa, mutta kotimaan markkinoilla olevien tuotteiden osalta ei ollut ajantasaista tietoa. Tutkimuksen toisen osan tavoitteena oli kartoittaa markkinoilla olevien maitopohjaisten tuotteiden (juustot, kasvirasvajäätelöt, kasvirasvasekoitteet) sekä levitteiden ja leivontamargariinien rasvahappoprofiilit. Tutkimukseen valittiin vähärasvaisia ja kasvirasvaa sisältäviä tuotteita. Rasvan hajoamisessa, lipolyysissä, syntyy vapaita rasvahappoja, jotka vaikuttavat juuston aromiin ja makuun. Lipolyysiä voidaan lisätä rasvan homogenoinnilla. Tutkimuksen kolmannen osan tavoitteena oli validoida kromatografinen menetelmä juuston vapaiden rasvahappojen määrittämiseen ja tutkia maidon homogenoinnin vaikutus emmentaljuuston vapaisiin rasvahappoihin. Vapaiden rasvahappojen määrä yhdistettiin koejuuston aistinvaraiseen profiiliin rasvahappojen flavoriin aiheuttaman vaikutuksen arvioimiseksi. Tämä tutkimus osoitti, että miellyttävien kevytjuustojen valmistus on mahdollista. Ominaisuudet, jotka vaikuttavat miellyttävyyteen, ovat kuitenkin hieman erilaiset kevyt- ja täysrasvaisilla juustoilla. Yleisesti voidaan todeta, että kevytjuustojen flavori oli heikko. Ne voisivat olla pidetympiä, jos flavori olisi voimakkaampi. Voimakkuutta ei kuitenkaan olisi hyvä vahvistaa suolalla sen negatiivisten terveysvaikutusten takia. Tutkimuksen toisessa osassa todettiin, että monet Suomen markkinoilla olevat maitopohjaiset tuotteet ja levitteet eivät sisällä trans-rasvaa merkittävissä määrin. Samalla osoitettiin, että eri juustotyypeillä ja eri rasvaisilla juustoilla oli samanlainen rasvahappoprofiili. Enemmän huomionarvoista onkin, että tuotteissa on vaihtelevia määriä välttämättömiä ja n-3-sarjan rasvahappoja. Rasvahappojen tarkka identifiointi vaatii eri isomeerien välille hyvän erottumisen. Tässä työssä polaariset ja erittäin polaariset kolonnit, joiden pituudet olivat 60 m ja 100 m, olivat riittävän erotuskykyiset cis- ja trans-isomeerien erottamiseen tarkoituksena saada tietoa ravitsemuksellisesti merkittävistä rasvahapoista. Rasvahapon metyyliestereiden analysointi GC-MSD-tekniikalla antoi yksityiskohtaista tietoa maitotuotteiden rasvahapoista. Emmentaljuuston sisältämät vapaat rasvahapot analysoitiin kvantitatiivisesti GC-MSD -tekniikalla ilman derivatisointia. Menetelmässä käytettiin sisäisiä standardeja korjaamaan näytteenkäsittelyn vaikutus. Menetelmä soveltui lyhyiden ja keskipitkien rasvahappojen analysointiin juustosta. Näillä helposti haihtuvilla rasvahapoilla on vaikutusta juuston flavoriin. Juustomaidon homogenointi kasvatti koejuuston vapaiden rasvahappojen pitoisuutta ja maun intensiteettiä. Tässä työssä tutkittiin kevytjuustojen heikkouksia ja toisaalta miellyttävyyteen vaikuttavia ominaisuuksia. Nämä tulokset auttavat maukkaiden kevytjuustojen tuotekehityksessä. Tutkimus maitopohjaisten tuotteiden rasvahappokoostumuksesta antoi uutta tietoa markkinoilla olevista tuotteista. Näillä tuloksilla on merkitystä ravitsemustieteilijöille, ravitsemusterapeuteille, lainsäätäjille ja kuluttajille, koska saatavilla olevaa tietoa ei aiemmin ollut.

Fettet utgör en betydande energikälla i kosten. Största delen av fettet är fettsyror som har olika inverkningar på hälsan. Diskussionen om kosten har koncentrerat sig på de mättade fettsyrorna, det s.k. hårda fettet, som maten innehåller. En annan grupp som är skadlig för hälsan är transfettsyrorna (TFA). Transfettsyrorna påminner funktionsmässigt om mättat fett, men de har påvisats vara rentav skadligare med tanke på hjärthälsan. Mellan TFA-isomererna förekommer ändå skillnader i den biologiska aktiviteten. Av fettsyraanalytiken krävs en allt exaktare identifiering av fettsyrorna. Det under de gångna årtiondena funna sambandet mellan mättat fett och hjärt- och kärlsjukdomar har ändrat näringsrekommendationerna i riktning mot fettsnåla mjölkprodukter. Användning av fettsnåla mjölkprodukter minskar också totalenergimängden i kosten. Mjölkprodukternas fettsyraprofil förändras, om fettet i produkten är annat än mjölkfett. I litteraturavsnittet till denna undersökning ingår ett sammandrag av moderna metoder att analysera fettsyror med huvudvikten förlagd på massaspektrometriska metoder och fettets inverkan på mjölkprodukternas kemiska och sensoriska särart. En minskning av fettet påverkar ostens egenskaper. Målet med den första delen av undersökningen var att kartlägga egenskaperna hos ostarna på marknaden och finna särskilt de faktorer, som påverkar hur tilltalande lättostarna är. De undersökta ostarna var emmentalerostar, edamerostar och grynpipiga ostar. Ostarna undersöktes med tanke på den kemiska sammansättningen, den sensoriska profilen och det hur tilltalande de var. Genom att kombinera ostens egenskaper med det hur tilltalande den var utreddes vilka särdrag som påverkar det hur tilltalande osten verkar. I den andra delen av undersökningen ingick fettsyraanalyser. I de mjölkbaserade produkterna på marknaden har använts olika vegetabiliska källor till fett. Utgående från litteraturen vet man att härdade vegetabiliska fetter kan innehålla transfett, men i fråga om produkterna på den inhemska marknaden fanns ingen aktuell information. Syftet med den andra delen av undersökningen var att kartlägga fettsyraprofilerna för de mjölkbaserade produkterna (ostarna och den glass och de fettblandningar, som innehåller vegetabiliskt fett) jämte de bredbara fetterna och bakningsmargarinerna. Med i undersökningen valdes fettsnåla produkter och produkter som innehåller vegetabiliskt fett. I fettets sönderfallningsprocess, lipolysen, formas fria fettsyror som påverkar ostens arom och smak. Lipolysen kan ökas genom att fettet homogeniseras. Syftet med den tredje delen av undersökningen var att validera en kromatografisk metod att bestämma de fria fettsyrorna i osten och undersöka hur en homogenisering av mjölken påverkar de fria fettsyrorna i emmentalerost. Mängden fria fettsyror kombinerades med försöksostens sensoriska profil i avsikt att utvärdera inverkan som fettsyrornas flavour orsakar. Denna undersökning visade att det är möjligt att framställa tilltalande lättostar. Egenskaperna som påverkar det hur tilltalande osten är skiljer sig ändå något mellan lätta och helfeta ostar. Allmänt kan konstateras att lättostarnas flavour var svag. De kunde vara populärare, om flavouren var starkare. Det är ändå inte någon god idé att öka styrkan med hjälp av salt på grund av saltets negativa inverkningar på hälsan. I andra delen av undersökningen konstaterades att många mjölkbaserade produkter och bredbara fetter på den finländska marknaden inte innehåller transfett i några betydande mängder. Samtidigt påvisades också att olika typer av ost och olika feta ostar hade en likadan fettsyraprofil. Mer beaktansvärt är det att produkterna innehåller varierande mängder oumbärliga fettsyror och n-3 fettsyror. En exakt identifiering av fettsyrorna kräver en god separation mellan olika isomerer. I detta arbete var polära och ytterst polära kolonner med längderna 60 m och 100 m tillräckligt separationsdugliga för separation av cis- och transisomererna i avsikt att få information om näringsmässigt betydande fettsyror. En analysering av metylestrarna i fettsyran med GC-MSD-teknik gav detaljerad information om fettsyrorna i mjölkprodukterna. De fria fettsyrorna som emmentalerosten innehåller analyserades kvantitativt med GC-MSD-teknik utan derivatisering. I metoden användes interna standarder för att korrigera provprepareringens inverkan. Metoden lämpade sig för analysering av korta och medellånga fettsyror i ost. Dessa flyktiga fettsyror påverkar ostens flavour. En homogenisering av ostmjölken ökade längden på de fria fettsyrorna och intensiteten hos maken i försöksosten. I detta arbete undersöktes lättostarnas svagheter och å andra sidan också vilka egenskaper som inverkar på det hur tilltalande ostarna är. Resultaten är till hjälp i produktutvecklingen av smakliga lättostar. Undersökningen av mjölksyrasammansättningen hos mjölkbaserade produkter gav ny information om produkterna på marknaden. Resultaten är viktiga för näringsfysiologerna, näringsplanerarna, lagstiftarna och konsumenterna, eftersom det inte tidigare fanns tillgång till sådan information.