Impact of Lactose Hydrolysis on Physical and Sensory Properties of Reduced Sugar Ice-cream

Öz

It is estimated that about two third of the world population encounters lactase deficiency at different levels. Lactose constitutes about one third of the solid matters in ice-cream and can exert several texture problems due to crystallization. There is a growing trend towards healthy foods with less added sugar and lactose-free products. In this study, it is aimed to reduce the sugar content of ice-cream by taking advantage of the increase in sweetness after lactose hydrolysis. In this study, ice-creams were produced at 4 different sugar content (18%, 16%, 14%, 12%), and 100% hydrolysis of the lactose was ensured. Control group wasn’t treated with β-galactosidase. The physical, chemical, and sensorial properties of ice-creams were investigated during 60d storage period. Hydrolysis of the lactose improved the sweetness scores of ice-cream samples. Reducing the sugar content down to 14% was possible by lactose hydrolysis, receiving a similar sweetness with 18% control. Viscosity and overrun of ice-cream samples increased by lactose hydrolysis while firmness scores decreased. We observed differences in melting trends of enzyme treated samples depending on the sugar content. At 12% sugar content, enzyme treated ice-creams resisted longer to the melting than the control. However, as the sugar content increase, enzyme treated samples exhibited faster melt than the control. This study provides an alternative way of sweetening the ice-cream without the use of sweeteners which are not label friendly. Our findings are also important to show how sugar reduction influence several textural attributes of the ice-cream when lactose is completely hydrolysed.

Anahtar Kelimeler

• Lactose Hydrolysis
• Ice-Cream
• Low Sugar

Laktoz Hidrolizinin Şekeri Azaltılmış Dondurmanın Fiziksel ve Duyusal Özellikleri Üzerindeki Etkisi

Öz

Dünya nüfusunun yaklaşık üçte ikisinde farklı seviyelerde laktaz eksikliği olduğu tahmin edilmektedir. Laktoz, dondurmadaki katı maddelerin yaklaşık üçte birini oluşturur ve kristalleşme nedeniyle çeşitli doku sorunlarına neden olabilir. Laktoz içermeyen ürünlere artan ilginin yanı sıra, daha az ilave şeker içeren sağlıklı gıdalara yönelik artan bir eğilim var. Bu çalışmada laktoz hidrolizi ile oluşan tatlılık artışından yararlanılarak dondurmanın şeker içeriğinin düşürülmesi amaçlanmıştır. Bu çalışmada, dondurma örnekleri 4 farklı şeker oranında (%18, %16, %14, %12) üretilmiş ve laktozun %100 hidrolizi sağlanmıştır. Kontrol grubu β-galaktosidaz ile muamele edilmemiştir. Dondurmaların fiziksel, kimyasal ve duyusal özellikleri 60 günlük depolama süresince incelenmiştir. Laktozun hidrolizi, dondurma örneklerinin tatlılık puanlarını artırmıştır. Laktoz hidrolizi ile şeker içeriğinin %14'e düşürülmesi mümkün olmuş ve %18 kontrol ile benzer bir tatlılık elde edilmiştir. Dondurma örneklerinin viskozitesi ve hacim artışı laktoz hidrolizi ile artarken, sertlik skorları azalmıştır. Enzimle muamele edilmiş numunelerin erime trendleri şeker içeriğine bağlı olarak değişmiştir. %12 şeker içeriğinde, enzimle muamele edilmiş dondurmalar, kontrole göre erimeye daha uzun süre direnmiştir. Bununla birlikte, şeker içeriği arttıkça, enzimle muamele edilmiş numuneler, kontrolden daha hızlı erime sergilemiştir. Bu çalışma, etiket dostu olmayan tatlandırıcılar kullanılmadan dondurmayı tatlandırmak için alternatif bir yol sunmaktadır. Bulgularımız, laktoz tamamen hidrolize edildiğinde şeker oranını düşürmenin dondurmanın çeşitli tekstürel özelliklerini nasıl etkilediğini göstermek açısından da önemlidir.

Anahtar Kelimeler

• Laktoz Hidrolizi
• Dondurma
• Şeker Oranı Azaltılmış

Kaynakça

1. [1] Marshall, R.T., Goff, H.D., Hartel, R.W. (2013). Ice-cream, 6th edn. Kluwer Academic and Plenum Publishing: New York, 382p.
2. [2] Zadow, J.G. (1986). Lactose hydrolyzed dairy products. Food Technology in Australia, 38(11), 460-71.
3. [3] Bailey, R.K., Fileti, C.P., Keith, J., Tropez – Sims, S., Price, W., Allison-Ottey, S.D. (2013). Lactose intolerance and health disparities among African Americans and Hispanic Americans: An updated consensus statement. Journal of the National Medical Association, 105(2), 112–127.
4. [4] Matak, K.E., Wilson, J.H., Duncan, S.E., Wilson, E.J., Hackney, C.R., Sumner, S.S. (2003). The influence of lactose hydrolysis on the strength and sensory characteristics of vanilla ice-cream. Trans ASAE, 46(6), 1586–1593.
5. [5] Skryplonek, K., Gomes, D., Viegas, J., Pereira, C., Henriques, M. (2017). Lactose-free frozen yogurt: Production and Characteristics. Acta Scientiarum Polonorum-Technologia Alimentaria, 16(2), 171–179.
6. [6] Lactose-Free Products Market Report Code: FB 7690, Published Date: Jun 2020. Retrieved on 29.04.2022 from https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/lactose-free-products-market-4457397.html
7. [7] International Provisional IDF Standard 152. (1991). Milk and milk products. determination of fat content. general guidance on the use of butyrometric methods, Brussels, Belgium
8. [8] Bradley, R.L., Arnold, JrE., Barbano, JrD.M., Semerad, R.G., Smith, D.E., Vines, B.K. (1992). Chemical and physical methods. In Marshall R T, ed. Standard methods for the examination of dairy products, Washington, USA, American Public Health Association, pp 433-531. ISBN-13: 978-0875532080

9. [9] Tonguç, E.İ. (2012). Laktoz ve galaktoz intoleransli bireylerin tüketimine yönelik fermente süt ürünlerinin geliştirilmesi ve kalite özelliklerinin belirlenmesi, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Bornova-İzmir
10. [10] Dervisoglu, M., Hursit, A.K. and Yazici, F. (2004). Yağsız soya ununun vanilyalı dondurmaların fiziksel, kimyasal ve duyusal özelliklerine etkisi. Gıda, 29:443- 449.
11. [11] Akin, M.B., Akin, M.S., Kirmaci, A. (2007) Z. Effects of inulin and sugar levels on the viability of yoghurt and probiotic bacteria and the physical and sensory characteristics in probiotic ice-cream. Food Chemistry, 104,93–99.
12. [12] Abd El-Rahman, A.M., Madkor, S.A., Ibrahim, F.S., Kilara, A. (1997). Physical characteristics of frozen desserts made with cream, anhydrous milk fat, or milk fat fractions. Journal of Dairy Science, 80, 1926-1935.
13. [13] Cottrell, J.I.L., Pass, G., Phillips, G.O. (1980). The effect of stabilizers on the viscosity of an ice-cream mix. Journal of Food Science and Agriculture, 31, 1066-1070.
14. [14] Aime, D.B., Arntfield, S.D., Malcolmson, L.J. and Ryland, D. (2001) Textural analysis of fat reduced vanilla ice-cream products. Food Research International, 34, 237-246.
15. [15] Abbasi, S., Saeedabadian, A. (2015) Influences of lactose hydrolyses of milk and sugar reduction on some physical properties of ice-cream. Journal of Food Science and Technology, 52, 1367-74.
16. [16] El-Neshawy, A.A., Baky, A.A., Rabie, A.M., Metwally, A. (1988) Organoleptic and physical properties of ice-cream made from hydrolyzed lactose reconstituted milk. Food Chemistry, 27(2), 83–93.
17. [17] Lindamood, J.B., Grooms, D.J., Hansen, P.M.T. (1989) Effect of hydrolysis of lactose and sucrose on firmness of ice-cream. Food Hydrocolloids, 3(5), 379–388.
18. [18] Tsuchiya, A.C., Silva, A.G.M., Brandt, D., Kalschne, D.L., Drunkler, D.A., Colla, E. (2017) Lactose-reduced ice-cream enriched with whey powder. Semina:Ciencias Agrarias, 38, 749-758
19. [19] de Medeiros, A.C., Filho, E.R.T., Bolini, H.M.A. (2019) Impact of natural and artificial sweeteners compounds in the sensory profile and preference drivers applied to traditional, lactose-free, and vegan frozen desserts of chocolate flavor. Journal of Food Science, 84(10), 2973-2982.
20. [20] Ozdemir, C., Arslaner, S., Ozdemir, S., Aallahyari, M. (2015). The production of ice-cream using stevia as a sweetener. Journal of Food Science Technology, 52, 7545–48.
21. [21] Von Rymon Lipinski, G-W. (2006) Reduced calorie sweeteners and caloric alternatives. In: Spillane WJ, editors. Optimising sweet taste in foods, CRC Press, Florida, USA, pp. 264.
22. [22] Li Xe., Lopetcharat, K., Qiu, Y., Drake, M.A. (2014). Sugar reduction of skim chocolate milk and viability of alternative sweetening through lactose hydrolysis. Journal of Dairy Science, 98, 1455–1466.