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Dairy Sci. Technol.
Volume 89, Number 3-4, May-August 2009
1st IDF/INRA International Symposium on Minerals and Dairy Products
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Page(s) | 317 - 333 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/dst/2009009 | |
Published online | 02 April 2009 |
DOI: 10.1051/dst/2009009
The effect of calcium content of Cheddar-style cheese on the biochemical and rheological properties of processed cheese
Timothy P. Guinee and Brendan T. O'KennedyMoorepark Food Research Centre, Teagasc Moorepark, Fermoy, Co. Cork, Ireland
Received 6 October 2008 - Accepted 5 February 2009 - / Published online 2 April 2009
Abstract - Calcium content of natural cheese has a major impact on its physical properties. The objective of this study was to investigate how the calcium content of natural cheese affects the functionality of processed cheese (PC). The PCs were made from Cheddar cheese with an intact casein content of 89 g100 g-1 total casein and with calcium/casein ratios (mg
100 g-1) that were low (LCaCC, 19.6), medium (MCaCC, 24.2) or high (HCaCC, 29.8). The PCs were formulated from Cheddar cheese, butter oil, emulsifying salts, preservative and water; the blend was heated to 80
C while continuously shearing at 2000 rpm for a total time of 4 min. The calcium/casein ratio of the resultant PCs, denoted LCaPC, MCaPC and HCaPC, were 17.86, 22.10 and 28.36 mg
100 g-1, respectively. The PCs were analysed for composition, deformation properties on compression to 30% original sample dimensions, cooking properties (flow on heating at 280
C for 4 min and 180
C for 7.5 min) and changes in viscoelasticity on heating from 25 to 80
C using low-amplitude strain oscillation rheometry. All PCs had similar levels of moisture (~ 47 g
100 g-1), protein (
21 g
100 g-1), water-soluble nitrogen, WSN (~ 74 g
100 g-1 total N) and pH 4.6 soluble N (
11 g
100 g-1 total N). The fracture stress, fracture strain and firmness of HCaPC were significantly higher than those of MCaPC or LCaPC. The heat-induced flow of HCaPC and MCaPC was significantly lower than that of LCaPC. Heating of PCs from 25 to 88
C resulted in a continual decrease in storage modulus (G
of HCaPC and MCaPC; however, G
for LCaPC decreased to 51
C but thereafter increased sharply. The phase angle (
) of all PCs increased to a maximum (
) at 45–54
C and thereafter decreased, the decrease being most pronounced for LCaPC. Reducing the calcium content of the Cheddar cheese significantly increased
and reduced the value of G
at 25
C, the time to reach
and the temperature at
of the resultant PC. The results indicate that lower calcium levels in natural cheese give PCs that are softer and shorter (more brittle), that become more fluid and spreadable on heating, that acquire this fluidity in a shorter time and at a lower temperature, but they tend to be less stable on heating at high temperature (
80–100
C) for longer times (> 7 min).
Résumé - Effet de la teneur en calcium de fromage de type Cheddar sur les propriétés
biochimiques et rhéologiques du fromage fondu.
La teneur en calcium du
fromage a un impact majeur sur ses propriétés physiques. L'objectif de cette étude
était de rechercher combien la teneur
en calcium du fromage affecte les propriétés fonctionnelles du
fromage fondu. Des fromages fondus
(PCs) ont été fabriqués à partir de fromage Cheddar ayant
une teneur en caséine intacte de
89 g100 g-1 de caséine totale et des ratios
calcium/caséine (en mg
100 g-1) faible (LcaCC : 19,6),
moyen (McaCC : 24,2) ou élevé (HcaCC : 29,8). Les PCs étaient
formulés à partir de fromage
Cheddar, huile de beurre, sels émulsifiants, conservateur et eau ; le
mélange était chauffé à 80
C
sous cisaillement continu à 2000 rpm pendant au total 4 min. Les ratios
calcium/caséine des PCs
résultants (LCaPC, MCaPC, et HCaPC) étaient respectivement de 17,86 ; 22,10 ; 28,36 mg
100 g-1. Les PCs ont été analysés du point de vue composition,
propriétés de déformation au cours
d'une compression à 30 % de la dimension initiale de
l'échantillon, propriétés de cuisson (écoulement
au cours du chauffage à 280
C - 4 min et 180
C - 7,5 min), et
changements de viscoélasticité
au cours du chauffage de 25 à 80
C en utilisant la
rhéométrie par oscillation dynamique de
faible amplitude. Tous les PCs avaient des niveaux similaires d'humidité
(
47 g
100 g-1),
protéines (
21 g
100 g-1), azote soluble dans l'eau
(
74 g
100 g-1 d'azote total) et azote soluble
à pH 4,6 (
11 g
100 g-1 d'azote total). La
déformation à la rupture, la contrainte à la rupture et la
fermeté des HCaPC étaient significativement plus élevées que
celles des MCaPC et LCaPC.
L'écoulement induit par le chauffage des HCaPC et MCaPC était
significativement plus faible que
celui des LCaPC. Le chauffage des fromages fondus de 25 à 80
C
provoquait une diminution
continue du module de conservation (G
) des HCaPC et MCaPC.
Cependant le G
des LCaPC
diminuait jusqu'à 51
C mais augmentait brusquement ensuite. L'angle
de déphasage,
, de tous les
PCs augmentait à un maximum (
) de 45 à 54
C pour
diminuer ensuite, la diminution étant plus
prononcée pour LCaPC. Le fait de réduire la teneur en calcium du
fromage de Cheddar augmentait
significativement le
et réduisait la valeur de G
à 25
C, le temps pour atteindre
et la
température à
du PC résultant. Les résultats
ont indiqué que des niveaux plus faibles de
calcium du fromage naturel donnent des PCs qui sont plus mous et plus
friables, deviennent plus
fluides et tartinables quand on les chauffe, acquièrent cette
fluidité en un temps plus court et à une
température plus basse, mais tendent à être moins stables quand
on les chauffe à température élevée
(
80–100
C) sur des durées longues (> 7 min).
Key words: calcium / Cheddar / functionality / processed cheese / rheology
Mots clés : calcium / Cheddar / propriété fonctionnelle / fromage fondu / rhéologie
Corresponding author: tim.guinee@teagasc.ie
© INRA, EDP Sciences 2009