Uutta tietoa tärkkelyspohjaisten lastenruokien rakenteeseen vaikuttavista valmistustavoista

Tämä selvisi Turun yliopiston elintarvikekemian ja elintarvikekehityksen yksikön ohjaamassa diplomityössä, joka toteutettiin yhteistyössä Suomen Nestlé Oy:n kanssa. Työn tarkoituksena oli ymmärtää tärkkelyspohjaisten lastenruokien rakenteeseen ja tätä kautta kuluttajakokemukseen vaikuttavia tekijöitä. Työssä testattiin ja optimoitiin valmistusprosessissa käytettäviä parametreja niin, että ravintosisältö tai reseptiikka ei muuttunut.

Elintarvikkeen rakenteen (esim. viskositeetti, ulkonäkö ja suutuntuma) yhdenmukaisuus erästä toiseen on tärkeää. Kuluttaja reagoi rakenteen vaihteluun vahvasti (Anastasiades ym. 2002, Ferry ym. 2004). Esimerkiksi totuttua pienempi viskositeetti saatetaan kokea laadun heikkenemisenä. Toisaalta viskoosimpi tuote voi antaa kuluttajalle sellaisen kuvan, että ainesosia on lisätty tavanomaista enemmän. Tärkkelyksen viskoelastisten ominaisuuksien monisyisyys luo tarpeen tuntea tärkkelyspohjaisten tuotteiden valmistuksessa ne kriittiset tekijät, jotka vaikuttavat lopputuotteen rakenteeseen.

Tärkkelys on edullinen hiilihydraatti ja toiminnallinen ainesosa, jota elintarviketeollisuus käyttää esimerkiksi sosepohjaisten elintarvikkeiden paksuuden, tekstuuriprofiilin ja suutuntuman säätelyyn (Gil & Yoo 2015). Tärkkelyksen käytön haasteena ovat sen lukuisat vuorovaikutukset ruuan muiden ainesosien, kuten sokerien, happojen, suolojen ja lipidien kanssa. Pienetkin muutokset vaikuttavat kokonaisuuteen ja siten rakenteen eräkohtaiseen vaihteluun.

Muokatut tärkkelykset voivat olla avuksi (Jacobs & Delcour 1998), mutta vauvanruuissa fyysinen optimointi, kuten tärkkelyksen geeliytymiseen ja liisteröitymiseen liittyvien prosessivaiheiden ja -olosuhteiden ja toisaalta käytetyn tärkkelysraaka-aineen muuttaminen on kemiallisia muokkauksia hyväksyttävämpää. Tärkkelyksen käyttäytyminen ja siihen vaikuttavat tekijät valmistuksessa ja varastoinnissa on tunnettava, jotta lopputuotteen viskositeettiprofiili ja aistittava laatu olisivat yhtenäisiä valmistuserien välillä (Xie ym. 2007).

Alhainen vesipitoisuus vaikuttaa merkittävästi geeliytymiseen

Diplomityön tavoitteena oli tutkia sokerien, happojen, suolojen ja lipidien vaikutusta maissi- ja tapiokatärkkelyksen liisteröitymiskäyttäytymiseen valituissa vauvanruuissa. Vauvanruuan tuotannossa tärkkelyksen keittäminen tapahtuu viskoosissa materiaalissa, jolla on alhainen veden aktiivisuus. Tärkkelyksen liisteröityminen on kuitenkin optimaalisinta silloin, kun materiaalin veden aktiivisuus on korkea.

Työssä verrattiin tärkkelyksen käyttäytymistä sekä alhaisessa että korkeassa vesimäärässä ja analysoitiin myös elintarvikematriisin sokerit ja hapot kaasukromatografisesti. Saatujen tuloksien perusteella valmistettiin malliseoksia, joilla oli vaihtelevia öljy-, suola-, sokeri- ja happokoostumuksia. Malliseoksia käytettiin arvioitaessa eri komponenttien vaikutusta tärkkelyksen liisteröitymis- ja juoksevuuskäyttäytymiseen. Lisäksi malliseosten viskoelastisia ominaisuuksia tutkittiin Rapid Visco Analyser -laitteistolla.

Työn tulokset osoittivat, että tärkkelyksen juoksevuuskäyttäytyminen oli paremmin ennustettavissa ja toistettavissa, kun tärkkelys kypsennettiin suuressa vesimäärässä. Myös eri komponenteilla oli vaikutus tärkkelyksen viskoelastiseen käyttäytymiseen, kun kypsennys tapahtui alhaisessa vesimäärässä. Sen sijaan suuressa vesimäärässä kypsennysväliaineen koostumuksella ei ollut vaikutusta liisteröitymiseen.

Alhaisessa vesimäärässä öljy haittasi tärkkelyksen geeliytymistä (Kuva) ja happojen lisäys heikensi liisteröityneen tärkkelyksen viskoelastisia ominaisuuksia. Öljyn negatiivinen vaikutus geeliytymiseen voitaneen selittää sillä, että rasva muodostaa tärkkelyksen amyloosin kanssa komplekseja, mikä hidastaa tärkkelyksen paksuuntumista. Hapot sen sijaan aiheuttavat pitkäketjuisten hiilihydraattien hydrolyysiä eli sokeriketjun katkeamista.

Kun tärkkelyspolymeerit pilkkoutuvat, niiden paksuuntumisominaisuudet heikkenevät. Suolan lisäyksen havaittiin vähentävän tärkkelyksen uudelleen kiteytymistä. Uudelleen kiteytynyt tärkkelys saa aikaan elintarvikkeeseen paakkuja, jotka kuluttaja helposti yhdistää pilaantumiseen. Tästä syystä suolan lisäys ehkäisee koostumuksen muutosta säilytyksen aikana ja siten pidentää tuotteen hyllyikää.

Yhteenvetona voidaan todeta, että maissi- ja tapiokatärkkelysten käyttäytyminen oli paremmin ennustettavissa, kun kypsennys tapahtui suuressa vesimäärässä. Lisäksi suuressa vesimäärässä muilla komponenteilla, kuten hapoilla, ei ollut negatiivista vaikutusta paksuuntumiseen. Alhaisessa vesipitoisuudessa eri komponenttien vaikutus geeliytymiseen oli kuitenkin merkittävä. Esimerkiksi öljy ja hapot tulisi lisätä tuotteeseen vasta tärkkelyksen kypsennyksen jälkeen. Suola voitaisiin kuitenkin lisätä ennen kypsennystä, sillä suola vähensi tärkkelyksen uudelleen kiteytymistä ja siten mahdollisesti pidentää tuotteen hyllyikää.

Raphael Samson on valmistunut Turun yliopiston kansainvälisestä elintarvikekehityksen ohjelmasta ja saanut diplomityöstään The fundamental effect of ingredients on the pasting and retrogradation properties of tapioca and cornstarch in excess and limited water solvation medium Turun Elintarviketutkijain Seuran stipendin. Niko Markkinen on tohtorikoulutettavana Turun yliopiston elintarvikekehityksen ohjelmassa, ja Jukka-Pekka Suomela toimii Turun yliopistossa elintarvikekemian yliopistonlehtorina.

Lähteet:

• Anastasiades, A. ym. 2002. Rheological and physical characterization of pregelatinized maize starches. Journal of Food Engineering, 52, 57−66.
• Ferry, A.L. ym. 2004. Effect of amylase activity on starch paste viscosity and its implications for flavour perception. Journal of Texture studies, 35, 511−524.
• Gil, B. ym. 2015. Effect of salt addition on gelatinization and rheological properties of sweet potato starch-xanthan gum mixture. Starch – Stärke, 67, 117−123.
• Jacobs J, H. ym. 1998. Hydrothermal modification of granular starch, with retention of the granular structure: a review. Journal of Agriculture Food Chemistry, 8, 2895-2905.
• Xie, F. ym. 2007. Starch Gelatinization under Shearless and Shear Conditions. International Journal of Food Engineering, 2(5), 1162.