Nowa postać tłuszczu – zrównoważona receptura produktu. WaterSmartFat połączy technologię żywności z analizą śladu wodnego

Zespół Katedry Biotechnologii i Analizy Żywności UEW, w ramach działań Adaptive Food Systems Accelerator Research Centre (AFSA), rozpoczyna badania nad roślinnymi emulżelami i oleożelami, które mają częściowo zastępować tłuszcz w sosach, deserach i produktach roślinnych. Badacze sprawdzą ich wpływ na konsystencję, stabilność i cechy sensoryczne żywności, a ocenę technologiczną zestawią ze śladem wodnym wykorzystanych surowców.

Projekt naszych badaczy WaterSmartFat zdobył I miejsce w II edycji programu #NestleDlaNauki i otrzymał od Nestlé Polska 40 tysięcy złotych finansowania. Finansowanie uruchamia etap, w którym koncepcja zostanie przełożona na formulacje i sprawdzona w modelowych produktach.

Olej w nowej postaci buduje strukturę produktu

Tłuszcz spełnia w żywności konkretne zadanie: współtworzy teksturę i lepkość, stabilizuje układ składników, wpływa na odczuwanie smaku oraz zachowanie produktu podczas przechowywania. Ciekły olej wprowadzony bezpośrednio do receptury nie zawsze przejmuje te funkcje. Sos może się rozwarstwić, deser stracić konsystencję, a produkt roślinny okazać się niestabilny w procesie wytwarzania.

Zespół UEW poszuka więc sposobu uporządkowania ciekłego oleju w strukturze zbudowanej z komponentów roślinnych. Celem jest częściowa zamiana tłuszczu przy zachowaniu funkcji, które decydują o jakości i możliwości wytwarzania gotowego produktu. Zakres dopuszczalnej zamiany nie zostanie założony z góry: mają go wyznaczyć wyniki badań poszczególnych formulacji.

Jak mówi dr inż. Szymon Juchniewicz:

„Nawet najlepszy skład nie wystarczy, jeśli produkt przestanie smakować i mieć odpowiednią konsystencję. Zachowanie tych cech jest kluczowym wyzwaniem podczas ograniczania zawartości tłuszczu.”

Od formulacji laboratoryjnej do receptury produktu

W oleożelu ciekły olej zostaje unieruchomiony w przestrzennej sieci tworzonej przez składniki strukturotwórcze. Emulżel łączy emulsję z usieciowaną matrycą, która stabilizuje rozproszoną fazę tłuszczową. W obu przypadkach strukturyzacja nadaje olejowi właściwości potrzebne do pełnienia określonej funkcji w produkcie, bez przekształcania go w tradycyjny tłuszcz stały.

Zespół UEW najpierw opracuje i scharakteryzuje roślinne formulacje, oceniając między innymi ich strukturę, konsystencję, stabilność oraz zdolność zatrzymywania wody i oleju. Następnie wybrane warianty zostaną sprawdzone w modelowych sosach, deserach i produktach roślinnych. Próby mają pokazać, czy właściwości utrzymują się podczas wytwarzania i przechowywania oraz jak zmiana receptury wpływa na cechy sensoryczne. Taki układ prac prowadzi od materiału laboratoryjnego do danych odnoszących się do konkretnego zastosowania.

Ślad wodny w technologicznym rachunku: ile wody kosztuje surowiec

Obok oceny technologicznej zespół prowadzi drugi, równoległy wątek badań: analizę śladu wodnego surowców wykorzystanych do budowy emulżeli i oleożeli. Ślad wodny obejmuje wykorzystanie zasobów wodnych na kolejnych etapach wytwarzania surowca, a więc szerszy zakres niż samo zużycie wody w zakładzie produkcyjnym. Tłuszcze zwierzęce mają zwykle wyraźnie wyższy ślad wodny niż oleje roślinne. Średni globalny ślad wodny masła wynosi około 5500 litrów na kilogram, podczas gdy dla oleju kukurydzianego jest to około 2600 litrów, co oznacza różnicę przekraczającą 50 procent. Obie wartości pochodzą z globalnych szacunków zespołu Mekonnena i Hoekstry, opublikowanych w czasopismach Ecosystems (2012) i Hydrology and Earth System Sciences (2011), Te same badania leżą u podstaw danych udostępnianych przez Water Footprint Network. To ta różnica jest punktem wyjścia drugiego nurtu projektu.

Kompromis, a nie automat

Zestawienie danych środowiskowych z właściwościami formulacji pozwoli ocenić kompromis technologiczny: surowiec o niższym śladzie wodnym nie będzie dobrym wyborem, jeśli receptura straci stabilność, teksturę lub akceptowalność sensoryczną. Dopiero połączenie obu kryteriów, ocenionych zgodnie z uznaną metodologią śladu wodnego (normą ISO 14046), pozwoli wskazać, w których zastosowaniach częściowa zamiana tłuszczu ma sens technologiczny i środowiskowy jednocześnie.

Dane, które mogą wspierać decyzje producentów

Wyniki mogą wspierać producentów przy wyborze surowców, określaniu dopuszczalnego poziomu częściowej zamiany tłuszczu i projektowaniu produktów o wymaganych parametrach. Współpraca z partnerem biznesowym pozwala konfrontować kolejne decyzje badawcze z warunkami przemysłowego projektowania żywności. Na obecnym etapie służy przede wszystkim ustaleniu, jakie parametry i dane są potrzebne, aby wybrane formulacje mogły przejść do dalszych prób. Udział w programie nie oznacza jeszcze planowanego wdrożenia.

Zespół, który łączy analizę żywności z doświadczeniem przemysłowym

Projekt realizuje zespół Katedry Biotechnologii i Analizy Żywności Wydziału Inżynierii Produkcji UEW: prof. dr hab. inż. Joanna Harasym jako opiekunka naukowa projektu, mgr inż. Oliwia Paroń, doktorantka, oraz dr inż. Szymon Juchniewicz. Badania będą prowadzone w ramach centrum Adaptive Food Systems Accelerator ‒ Research Centre, którego dyrektorką jest prof. Harasym, z wykorzystaniem infrastruktury pozwalającej opracowywać formulacje i oceniać ich właściwości.

Prowadzenie pełnego cyklu badań aplikacyjnych, od planowania eksperymentów po analizę wyników i kontakt z partnerem biznesowym, buduje jednocześnie kompetencje metodyczne młodej kadry badawczej zaangażowanej w projekt.

Nagroda Nestlé i miejsce w Strategii UEW 2030

Dla zespołu I miejsce w konkursie to nie tylko środki na badania, ale też potwierdzenie, że kierunek prac interesuje jednego z dużych podmiotów sektora spożywczego.

Projekt wpisuje się w dwa kierunki Strategii UEW 2030: „Prowadzenie badań na rzecz rozwoju społecznego oraz gospodarki opartej na wiedzy i innowacjach” oraz „Budowanie wartościowych relacji z biznesem oraz podmiotami otoczenia gospodarczego i społecznego”. Współpraca z Nestlé w ramach konkursowego finansowania badań jest bezpośrednim przykładem realizacji drugiego z tych kierunków, a analiza śladu wodnego surowców spożywczych, prowadzona równolegle z oceną technologiczną, wpisuje się w pierwszy z nich.

Najbliższy etap

Zespół stoi teraz przed opracowaniem formulacji, ich charakterystyką oraz próbami w modelowych produktach. Dopiero wyniki tych prac pozwolą wskazać rozwiązania warte dalszego rozwoju i sformułować kryteria, które producenci będą mogli wykorzystać przy projektowaniu receptur.

„Źródła danych”:

Mekonnen, M. M., Hoekstra, A. Y. (2012). A Global Assessment of the Water Footprint of Farm Animal Products. Ecosystems, 15(3), 401–415.
Mekonnen, M. M., Hoekstra, A. Y. (2011). The Green, Blue and Grey Water Footprint of Crops and Derived Crop Products. Hydrology and Earth System Sciences, 15(5), 1577–1600.
Przedstawione wartości są średnimi globalnymi dla okresu 1996–2005 i obejmują całkowity ślad wodny (zielony, niebieski i szary).

Autor tekstu: Justyna Morawska-Płoskonka