Milch und daraus hergestellte Erzeugnisse spielen eine zentrale Rolle in der Ernährung des Menschen. Infolge einer Optimierung der molkereitechnologischen Produktionsprozesse ist eine gesteigerte Qualität sowie eine verlängerte Haltbarkeit dieser Produkte erzielt worden, wobei dies das Fundament des bis heute beständig wachsenden, vielfältigen Produktspektrums an Milch und der daraus hergestellten Erzeugnisse bildet. Die Globalisierung der Märkte sowie die in den letzten Jahren stark ansteigenden Rohstoff- und Energiekosten haben dabei zu einer erheblichen Verschärfung des Konkurrenzdrucks auch zwischen Lebensmittelproduzenten geführt. Um kostensenkend zu produzieren werden zahlreiche Massnahmen ergriffen, welche vorwiegend auf dem Ersatz von Fett- und Proteinanteilen, der Mischung von Milchsorten unterschiedlicher Spezies, dem Zusatz billiger Füllstoffe auf Milchbasis zur Ausbeuteerhöhung sowie einer falschen Deklaration von Produkten geschützter geografischer Herkunft beruhen (De la Fuente et al. 2005). Der Einfluss des globalisierten Milchmarktes macht dabei auch vor Schmelzkäseerzeugnissen und Schmelzkäsen keinen Halt. Produzenten dieser Produkte wurden infolgedessen mehr und mehr dazu verleitet, die in diesen Erzeugnissen wertgebende Rohware Käse anteilig durch günstigere Füllstoffe auf Milchbasis zu ersetzen. Neben ernährungs-physiologischen und technologischen Aspekten spielen in diesem Zusammenhang vor allem ökonomische Interessen eine entscheidende Rolle. Dem Endprodukt Schmelzkäse ist dieser Qualitätsverlust, welcher durch den Austausch von Käse-Protein durch Nicht-Käse-Protein resultiert, dabei auf den ersten Blick nicht unbedingt anzusehen. Bislang existieren auch keine einfachen analytischen Marker zur qualitativen Unterscheidung, geschweige denn quantitativen Bestimmung, dieser Rohwaren in Schmelzkäsen. Die analytischen Herausforderungen welche sich aus der vorliegenden Problemstellung ergeben, sind dabei sehr vielfältig. Nicht nur, dass alle wertgebenden Zutaten von Schmelzkäsen einem gemeinsamen Ausgangsrohstoff Milch entstammen, welcher zudem noch natürlichen Schwankungen in der Zusammensetzung unterliegt, sondern auch die in der wertgebenden Rohware Käse sorten-, reifungs- und lagerungsabhängig ablaufenden Prozesse führen zu starken Schwankungen der Zusammensetzung dieser Produkte. Wie genau die große Gruppe der Käsesorten basierend darauf chemisch charakterisiert werden kann, erscheint aus analytischer Sicht äußerst anspruchsvoll. Darüber hinaus kann eine Beeinflussung der chemischen Zusammensetzung der fertigen Schmelzkäseprodukte auch durch die während des Herstellungsprozesses herrschenden Bedingungen hervorgerufen werden. Das Ausmaß einer solchen Veränderung in handelsüblichen Schmelzkäsen ist jedoch nur schwer abschätzbar und bislang wenig erforscht worden. Einer Irreführung und Täuschung der Verbraucher sowie einer Verzerrung des Wettbewerbs zwischen den einzelnen Schmelzkäseproduzenten ist somit Tür und Tor geöffnet. Dies wird letztlich auch durch den Gesetzgeber nicht unterbunden, da dieser die Deklaration der eingesetzten Menge und Sorte an Käse sowie der Menge an zugesetztem Proteinzusatz zur Herstellung von Schmelzkäsen und Schmelzkäseerzeugnissen nicht zwingend fordert. Das Ziel der vorliegenden wissenschaftlichen Arbeit besteht somit darin, ein Analysenportfolio verschiedenster, analytischer Parameter zur Bestimmung der kompositionellen Zusammensetzung von Schmelzkäseerzeugnissen zu erarbeiten, mit deren Hilfe eine Unterscheidung der am Markt erhältlichen Produktqualitäten möglich ist. Weiterhin soll anhand der Kombination dieser analytischen Messgrößen sowie deren mathematischer Auswertung mittels multivariater Datenanalyseverfahren eine Bewertung und Priorisierung hinsichtlich deren Aussagekraft vorgenommen werden. Neben der Analyse handelsüblicher Schmelzkäse werden im Rahmen dieser Aufgabenstellung auch verstärkt die Schmelzrohwaren und Proteinzusätze sowie Modell-Schmelzkäse hinsichtlich deren chemischer Zusammensetzung charakterisiert. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Unterscheidung der Rohwaren Käse und den zum Schmelzkäseprodukt weiterhin zugesetzten Proteinpulvern auf Milchbasis. Zu diesen zählen neben den Trockenmilch- und Trockenmolkeerzeugnissen (Magermilchpulver, Milchpulverkonzentrat, Molkepulver) auch Milcheiweiß-erzeugnisse (Säure- und Labcasein). Zusammen stellen diese mengenmäßig den größten Anteil in Schmelzkäsen dar und bestimmen somit maßgeblich deren technologische und sensorische Eigenschaften und damit verbunden die Qualität und den Preis der fertigen Schmelzkäseprodukte.

Background: Manufacturers have used emulsifying salts universally in the processed cheese industry since James L. Kraft patented the first processed cheese in 1916. My objective was to find alternative ingredients to replace emulsifying salts in processed cheese formulations; the product would follow "clean-labeling" trends and lower the final formulation's sodium content. Materials and Methods: My experiments followed conventional processed cheese formulations to create experimental batches, which were compared to positive and negative controls for significance. Textural, rheological, and melting tests evaluated objective cheese parameters. We observed subjective sensory properties through qualitative descriptive analysis, consumer acceptance panels, and focus groups. Results: We found that aspartic acid, cysteine, and glutamic acid could functionally emulsify a processed cheese formulation, as seen in the Manuscript section of this thesis. Potential future applications can be found under the Optimization Research section of this thesis. Conclusions: Alternative ingredients can make a large change on the processed cheese industry to improve current manufacturing practices and the nutrition of food products. While optimization work can always improve upon formulations, we propose a few formulations that could serve to replace traditional processed cheese practices.

The main object of my thesis was to analyse shopping and consumer behaviour on the market with processed cheese. On the basis of this analysis I worked out on the recommendations for producer of processed cheese. First I studied expert literature and secondary sources. It the second part of my thesis I have done a consumer research. I received 305 completed questionnaires. I processed results into coding format to create the graphs. I made a recommendations for producer of processed cheese.

This thesis is focused on determination of fatty acids in processed and/or processed cheese analogues using gas chromatography with FID detection. Characterization of fatty acids, various methods for lipid extraction and the possibilities of determination of fatty acids are described in the theoretical part. Simple and rapid method for the determination of fatty acids in natural and/or processed cheese was optimized and validated in the experimental part. The modified Folch method (by mixture of chloroform - methanol) was selected for lipid extraction from the samples. The standard method (ISO 5509), using a methanol solution of potassium hydroxide, was selected for lipid esterification. Type of the stationary phase and parameters of the column, flow of carrier gas, temperature of the injector, injection technique, temperature of the detector and temperature program were optimized. Calibration curves were constructed from five calibration points (in the concentration range of 0.01 - 60 g.ml-1), all correlation coefficients R2 were higher than 0,99. The limits of detection and quantification of individual fatty acids ranged from 0.002 - 6 g.ml-1. The repeatability of the method was good, all the relative standard deviations of the peaks were below 9 %. The optimized and validated method was applied to selected samples of processed cheese analogues. In total five types of analogues containing different kinds of fat (butter, apricot, linseed, black currant and grape seed oils) were analyzed. In samples 34 fatty acids were identified based on a comparison of retention times of standards.

Milch und daraus hergestellte Erzeugnisse spielen eine zentrale Rolle in der Ernährung des Menschen. Infolge einer Optimierung der molkereitechnologischen Produktionsprozesse ist eine gesteigerte Qualität sowie eine verlängerte Haltbarkeit dieser Produkte erzielt worden, wobei dies das Fundament des bis heute beständig wachsenden, vielfältigen Produktspektrums an Milch und der daraus hergestellten Erzeugnisse bildet. Die Globalisierung der Märkte sowie die in den letzten Jahren stark ansteigenden Rohstoff- und Energiekosten haben dabei zu einer erheblichen Verschärfung des Konkurrenzdrucks auch zwischen Lebensmittelproduzenten geführt. Um kostensenkend zu produzieren werden zahlreiche Massnahmen ergriffen, welche vorwiegend auf dem Ersatz von Fett- und Proteinanteilen, der Mischung von Milchsorten unterschiedlicher Spezies, dem Zusatz billiger Füllstoffe auf Milchbasis zur Ausbeuteerhöhung sowie einer falschen Deklaration von Produkten geschützter geografischer Herkunft beruhen (De la Fuente et al. 2005). Der Einfluss des globalisierten Milchmarktes macht dabei auch vor Schmelzkäseerzeugnissen und Schmelzkäsen keinen Halt. Produzenten dieser Produkte wurden infolgedessen mehr und mehr dazu verleitet, die in diesen Erzeugnissen wertgebende Rohware Käse anteilig durch günstigere Füllstoffe auf Milchbasis zu ersetzen. Neben ernährungs-physiologischen und technologischen Aspekten spielen in diesem Zusammenhang vor allem ökonomische Interessen eine entscheidende Rolle. Dem Endprodukt Schmelzkäse ist dieser Qualitätsverlust, welcher durch den Austausch von Käse-Protein durch Nicht-Käse-Protein resultiert, dabei auf den ersten Blick nicht unbedingt anzusehen. Bislang existieren auch keine einfachen analytischen Marker zur qualitativen Unterscheidung, geschweige denn quantitativen Bestimmung, dieser Rohwaren in Schmelzkäsen. Die analytischen Herausforderungen welche sich aus der vorliegenden Problemstellung ergeben, sind dabei sehr vielfältig. Nicht nur, dass alle wertgebenden Zutaten von Schmelzkäsen einem gemeinsamen Ausgangsrohstoff Milch entstammen, welcher zudem noch natürlichen Schwankungen in der Zusammensetzung unterliegt, sondern auch die in der wertgebenden Rohware Käse sorten-, reifungs- und lagerungsabhängig ablaufenden Prozesse führen zu starken Schwankungen der Zusammensetzung dieser Produkte. Wie genau die große Gruppe der Käsesorten basierend darauf chemisch charakterisiert werden kann, erscheint aus analytischer Sicht äußerst anspruchsvoll. Darüber hinaus kann eine Beeinflussung der chemischen Zusammensetzung der fertigen Schmelzkäseprodukte auch durch die während des Herstellungsprozesses herrschenden Bedingungen hervorgerufen werden. Das Ausmaß einer solchen Veränderung in handelsüblichen Schmelzkäsen ist jedoch nur schwer abschätzbar und bislang wenig erforscht worden. Einer Irreführung und Täuschung der Verbraucher sowie einer Verzerrung des Wettbewerbs zwischen den einzelnen Schmelzkäseproduzenten ist somit Tür und Tor geöffnet. Dies wird letztlich auch durch den Gesetzgeber nicht unterbunden, da dieser die Deklaration der eingesetzten Menge und Sorte an Käse sowie der Menge an zugesetztem Proteinzusatz zur Herstellung von Schmelzkäsen und Schmelzkäseerzeugnissen nicht zwingend fordert. Das Ziel der vorliegenden wissenschaftlichen Arbeit besteht somit darin, ein Analysenportfolio verschiedenster, analytischer Parameter zur Bestimmung der kompositionellen Zusammensetzung von Schmelzkäseerzeugnissen zu erarbeiten, mit deren Hilfe eine Unterscheidung der am Markt erhältlichen Produktqualitäten möglich ist. Weiterhin soll anhand der Kombination dieser analytischen Messgrößen sowie deren mathematischer Auswertung mittels multivariater Datenanalyseverfahren eine Bewertung und Priorisierung hinsichtlich deren Aussagekraft vorgenommen werden. Neben der Analyse handelsüblicher Schmelzkäse werden im Rahmen dieser Aufgabenstellung auch verstärkt die Schmelzrohwaren und Proteinzusätze sowie Modell-Schmelzkäse hinsichtlich deren chemischer Zusammensetzung charakterisiert. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Unterscheidung der Rohwaren Käse und den zum Schmelzkäseprodukt weiterhin zugesetzten Proteinpulvern auf Milchbasis. Zu diesen zählen neben den Trockenmilch- und Trockenmolkeerzeugnissen (Magermilchpulver, Milchpulverkonzentrat, Molkepulver) auch Milcheiweiß-erzeugnisse (Säure- und Labcasein). Zusammen stellen diese mengenmäßig den größten Anteil in Schmelzkäsen dar und bestimmen somit maßgeblich deren technologische und sensorische Eigenschaften und damit verbunden die Qualität und den Preis der fertigen Schmelzkäseprodukte.

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This diploma thesis is focused on the evaluation of processed sliced products (cheese and analogues). For this purpose, was carried out sensory analysis of these products, a serial test and a questionnaire. Evaluation carried out a total of 65 assessors - 23 men and 42 women. The analysis of ranking showed that in the group of assessors was best evaluated processed wafer product (analogue) (average rank of 2,6) and processed sliced cheese (average rank of 2,7). For sensory analysis was found a significant role of fat on the dry basis of the product and the presence of added substances (extract from peppers, Emmental) on the perception of assessors. The survey was focused on the preference of the attractiveness of packaging of selected processed cheese slices and sliced processed products, furthermore focused on understanding the concept of the analogue product. Assessors have demonstrated their knowledge of the concept of analogue product only in 14% of cases.

The presented thesis deals with the monitoring sensory quality of processed cheese analogues, focusing mainly on the taste (flavour) and related content of volatile (aroma active) substances. Model samples of analogues were produced by a standard procedure at Tomas Bata University in Zlín. The experimental part was divided into two experiments, which differed in the composition of model samples of analogues. In the first experiment, the traditional fat (butter) was completely replaced by selected vegetable fats (palm, coconut, mixed), in the second experiment only a part (1% w/w - expressed on the total weight of the sample) of butter was replaced by vegetable oils (apricot, flax seed, currant, grape seed). Solid phase microextraction in conjunction with gas chromatography with flame ionization detection was used to determine volatiles. Methods based on valid international standards were used to evaluate the sensory quality of samples, focusing mainly on flavor, namely evaluation using scales (ISO 4121), profile test (EN ISO 13299) and ranking test (ISO 8587). The aim of the work was to assess the effect of the addition of various vegetable fats/oils on the above parameters, at the same time their changes were monitored during 6 months of storage (at 6 ° C). The results showed that the vegetable oil used affects both the sensory quality and the content and composition of volatile substances of analogues. Significant differences between samples were mainly in taste, aroma and overall acceptability. The decreasing overall acceptability of the samples can be expressed in experiment I by the order: product with butter coconut palm mixed fat; in the case of experiment II: product with butter apricot = flax = grape currant oil. Mixed fat, currant and grape seed oil proved to be unsuitable for the production of analogues, on the contrary, analogues with coconut fat and apricot oil were evaluated best. Based on the results of sensory analyses, it was shown that the samples maintain a good sensory quality min. for 3 months while maintaining a low storage temperature ( 6 ° C). An analogue with coconut fat, whose taste, aroma and acceptability were rated as very good, and apricot oil, whose taste, aroma and acceptability were even rated as excellent, could enrich the food offer on the market.

The production of high-quality foods requires the precise control of factors influencing their quality. The aim of this doctoral thesis was to monitor the influence of sterilization heating and storage time and temperature on selected parameters of model food matrix using suitable physical, chemical and sensory methods. Sterilized processed cheese was chosen as the model matrix. Processed cheeses are milk protein concentrates, produced by melting of mixture of natural cheeses, emulsifying salts, water and other dairy and/or non dairy ingredients. Desirable transformation of this mixture to homogenous, smooth, shiny mass with desired textural, structural, rheologic and sensory properties is caused by using high temperature (about 80-100 °C) during melting. Sterilized processed cheese is subjected to additional sterilization heating (above 100 °C) after production, significantly elongating its durability. The processed cheeses (dry matter 40 % w/w, fat in dry matter 45 % w/w) were analyzed in this work, the part of them was sterilized (117 °C 20 min). Cheeses were stored at various temperatures (cold 6 ± 2 °C, laboratory 23 ± 2 °C and elevated 40 ± 2 °C), sterilized cheeses for 2 years, non sterilized for 1 year. During storage, the samples for physical (instrumental measuring of colour and texture), chemical (assessment of fatty acids and aroma compounds) and sensory (paired preference test, ranking test and evaluation using scale) analyses were taken at regular intervals. The influence of sterilization heating and for another the influence of storage conditions on mentioned parameters were investigated. Non sterilized processed cheese kept their very good quality during all the declared durability (4 months), however, then the significant worsening of most sensory properties was observed. In consequence of sterilization heating the changes of cheese colour and texture were observed, confirmed by both sensory and instrumental assessment. The impairment of taste and aroma was also found. These changes are obvious immediately after production and differences were observed during all the durability. In the case of sterilized processed cheese, the significant impairment of single sensory properties was determined, the highest in the case of texture, taste and aroma. The results of instrumental techniques confirm conclusions from sensory evaluation. The measurements of colour and texture vindicate the formation of darker colour (increasing total difference of colour delta E*) and higher hardness (increasing Fmax) of sterilized processed cheeses, continuing during storage. The worsening of taste and aroma is in accordance with lower content of aroma active compounds and selected fatty acids.

Le fromage fondu est issu de la seconde transformation du lait. Sa fabrication implique le mélange, le chauffage et la texturation de produits laitiers (fromage, beurre et poudres de lait) et non laitiers (agents émulsifiants, acide citrique et chlorure de sodium). Le résultat est un produit homogène, généralement tartinable et à la durée de conservation longue, souvent supérieure à 6 mois. Au cours de la fabrication et du stockage, les réactions d’oxydation des lipides, de caramélisation et de Maillard forment des composés odorants dont certains sont potentiellement indésirables pour la flaveur du produit. Dans le cadre du projet ANR-06-PNRA-023 Réactial, une démarche méthodologique a été mise en place afin : (i) d’identifier les marqueurs réactionnels précurseurs ou responsables des défauts de flaveur observés, (ii) de suivre l’évolution de ces marqueurs au cours des traitements thermiques appliqués, (iii) d’établir un schéma réactionnel observable en vue (iv) de la modélisation et de la prédiction de l’évolution des marqueurs réactionnels et indirectement de l’apparition de défauts de flaveur. Ceci a nécessité la mise au point d’une formulation de matrice de fromage fondu modèle ainsi que l’élaboration d’une cellule de traitement thermique. Différents couplages de chromatographie en phase gazeuse à l’olfactométrie ont été utilisés afin d’identifier les composés odorants. La chromatographie bidimensionnelle systématique couplée à la spectrométrie de masse à temps de vol a permis une semi-quantification des composés traces et ultra-traces tandis que les précurseurs ont été quantifiés par chromatographie liquide haute performance. Les données ainsi obtenues ont permis l’écriture d’un schéma réactionnel observable qui a donné lieu à une modélisation stoechio-cinétique multi-réponses. Un ajustement des données expérimentales par le modèle a pu être réalisé malgré une quantification partielle des différents constituants. / Processed cheese derives from a secondary milk processing step that involves mixing and heating dairy (cheese, butter and milk powders) and non-dairy products (emulsifiers). This processing yields a homogeneous product, usually spreadable, with a shelf-life often longer than 6 months. During processing and storage, lipid oxidation, caramelization and Maillard reactions occur and produce odour-active compounds. Some of them are potentialy involved in the development of odour defects. As part of the ANR-06-PNRA-023 Réactial project, a methodological approach was used in order to (i) identify key compounds responsible for the flavor defects observed, (ii) monitor the evolution of these markers during the heat treatment applied to the cheese matrix, (iii) establish an observable reaction scheme, (iv) model and predict the evolution of these compounds during thermal operations. To do this, a model cheese and its cooking cell were elaborated. Various couplings of gas chromatography with olfactometry were used to identify odorous compounds. Two-dimensional comprehensive chromatography allowed a semi-quantitation of trace and ultra-trace compounds, while precursors were quantitated by high performance liquid chromatography. An observable reaction scheme was extracted from these data and make the multi-response modelling step possible despite a partial quantitation of the volatile compounds.