Obrana doktorskog rada :: Stefani Levak, dr. med. vet.

The influence of storing semi-hard goat cheese in oil on its physicochemical composition, proteolysis, texture, and nutritional and sensory properties

(Utjecaj čuvanja polutvrdog kozjeg sira u ulju na njegov fizikalno-kemijski sastav, proteolizu, teksturu, nutritivna i senzorna svojstva)

11.9.2026. u 10:00 sati,  Velika vijećnica Agronomskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

Mentorica doktorskog rada:

• izv. prof. dr. sc. Milna Tudor Kalit, Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet

Povjerenstvo za obranu doktorskog rada:

• izv. prof. dr. sc. Iva Dolenčić Špehar, Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet
• doc. dr. sc. Darija Bendelja Ljoljić, Sveučilište u Zagrebu Agronomski fakultet
• dr. sc. Ante Rako, viši znanstveni suradnik Institut za jadranske kulture i melioraciju krša Split

Abstract:
Traditional cheeses play a vital role in the modern diet, yet the seasonal nature of goat’s milk production restricts their availability. Although storing cheese in oil is one of the oldest preservation methods, scientific data are limited. This thesis therefore investigated how different storage times of semi-hard goat cheese in a 50:50 mixture of Mljet’s extra virgin olive oil and refined sunflower oil influence its physicochemical composition, proteolysis, texture, nutritional and sensory properties. Five batches of cheese were produced, and each was randomly divided into three groups according to the ripening method: (i) 60 days in air (group 1 – control), (ii) 10 days in air and 50 days in oil (group 2), and (iii) 20 days in air and 40 days in oil (group 3). The study hypothesised that immersion in oil would reduce moisture loss, increase pH, lower fat and salt content, intensify proteolysis, and improve textural, nutritional, and sensory properties, and aimed to quantify these effects in all ripening treatments.

Oil had a strong impact on moisture dynamics: the control group showed a continuous increase in dry matter (p < 0.01), early immersion in group 2 almost halted dehydration, and group 3 maintained intermediate moisture due to initial water loss during air ripening followed by oil protection. These patterns influenced protein and fat contents, with group 2 showing the lowest average values (protein: 22.73 %, fat: 30.27 %; p < 0.01), while the control and group 3 were similar. Group 3 had the highest average unsaturated fatty acids (UFAs; 9.38 g/100 g), including oleic acid (7.68 g/100 g), and a significantly higher final oleic acid content (8.70 g/100 g; p < 0.01) than group 2. After 60 days, group 3 had the highest total polyphenols (345.02 mg GAE/100 g; p < 0.05), flavonoids (1.73 mg QE/g; p < 0.01), and antioxidant activity measured by 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (4.40 mmol L⁻¹ TE; p < 0.01).

Ripening conditions significantly influenced proteolysis (p < 0.01). Due to the highest moisture in the non-fat substance (58.27 %) and the lowest salt-in-moisture ratio (2.40 %), group 2 exhibited the most intensive proteolytic activity, resulting in the lowest residual caseins (α-CN: 72.24 %; β-CN: 82.35 %; para-κ-CN: 90.28 %) and the highest water-soluble (WSN %TN: 23.10) and trichloroacetic acid-soluble (TCA-SN %TN: 11.50) nitrogen. The control group, affected by strong dehydration, exhibited the slowest proteolysis, while group 3 had moderate proteolytic activity.

Texture and sensory analyses demonstrated the benefits of oil ripening. Control cheeses had the significantly (p < 0.01) highest hardness (50.25 N), lowest fracturability (45.50 N), and were least cohesive and elastic, due to greater moisture loss. Oil-ripened cheeses were softer, more elastic, and more cohesive, particularly in group 2. Sensory evaluation ranked group 3 highest overall (18.66; p < 0.05), with the best taste (9.52) and colour (0.98). Group 2 had the lowest odour score (1.65), while the control had the lowest taste (8.99) and texture scores (1.49).

This research highlights the key transformations during oil ripening, showing that oil is an effective medium that limits moisture loss, enriches cheese with phenolics and UFAs, and enhances sensory and textural quality. Later immersion in oil proved optimal, yielding the most balanced and desirable sensory profile. These findings may benefit traditional cheesemakers, as they show that storing cheese in oil can improve its quality and provide a solid basis for future research on different oil-ripening durations and the use of various types of oil for ripening, to better understand the underlying processes.

Keywords: semi-hard goat cheese, ripening in oil, physicochemical composition, proteolysis, texture, fatty acid profile, antioxidant activity, sensory properties

Sažetak:
Tradicijski sirevi imaju važnu ulogu u suvremenoj prehrani, ali sezonalnost proizvodnje kozjeg mlijeka utječe na njihovu dostupnost. Unatoč dugoj tradiciji čuvanja sira u ulju, znanstvena istraživanja o tome su ograničena. Cilj ovog doktorskog rada bio je istražiti kako različito vrijeme čuvanja polutvrdog kozjeg sira u mješavini ekstra djevičanskog maslinovog ulja (Mljet) i rafiniranog suncokretovog ulja (50:50) utječe na njegova fizikalno-kemijska svojstva, proteolizu, teksturu, nutritivna i senzorna svojstva. Proizvedeno je pet šarži sira, a svaka je nasumično podijeljena u tri skupine prema načinu zrenja: (i) 60 dana na zraku (skupina 1 – kontrola), (ii) 10 dana na zraku i 50 dana u ulju (skupina 2) te (iii) 20 dana na zraku i 40 dana u ulju (skupina 3). Prema postavljenim hipotezama, uranjanje u ulje trebalo bi smanjiti gubitak vlage, povisiti pH, sniziti udio masti i soli, intenzivirati proteolizu te poboljšati teksturalna, nutritivna i senzorna svojstva, a cilj je bio kvantificirati te učinke u različitim načinima zrenja.

Ulje je snažno utjecalo na dinamiku vlage: kontrolna skupina pokazala je kontinuirani porast suhe tvari (p < 0,01), rano uranjanje sireva iz skupine 2 u ulje gotovo je zaustavilo dehidraciju, dok je skupina 3 zadržala srednju razinu vlage zbog početnog gubitka vode tijekom zrenja na zraku, nakon čega je uslijedila zaštitna uloga ulja. To se odrazilo i na udjele proteina i masti: skupina 2 imala je najniže prosječne vrijednosti (protein 22,73 %, mast 30,27 %; p < 0,01), dok su kontrolna skupina i skupina 3 imale slične vrijednosti. Skupina 3 imala je najviši prosječni udio nezasićenih masnih kiselina (NMK; 9,38 g/100 g), uključujući oleinsku kiselinu (7,68 g/100 g), te značajno viši konačni udio oleinske kiseline (8,70 g/100 g; p < 0,01) u odnosu na skupinu 2. Nakon 60 dana, skupina 3 imala je najviši ukupni sadržaj polifenola (345,02 mg GAE/100 g; p < 0,05), flavonoida (1,73 mg QE/g; p < 0,01) i antioksidativnu aktivnost mjerenu metodom 2,2-difenil-1-pikrilhidrazil (4,40 mmol/L TE; p < 0,01).

Uvjeti zrenja značajno su utjecali na proteolizu (p < 0,01). Zbog najvišeg udjela vode u bezmasnoj tvari (58,27 %) i najnižeg udjela soli u vodenoj fazi sira (2,40 %), skupina 2 pokazala je najintenzivniju proteolitičku aktivnost, što je rezultiralo najnižim udjelima rezidualnih kazeina (α-CN: 72,24 %; β-CN: 82,35 %; para-κ-CN: 90,28 %) te najvišim udjelima dušika topljivog u vodi (23,10 %TN) i dušika topljivog u trikloroctenoj kiselini (11,50 %TN). Kontrolna skupina, pod utjecajem snažne dehidracije, imala je najsporiju proteolizu, dok je skupina 3 imala umjeren intenzitet proteolitičkih reakcija.

Analize teksture i senzornih svojstava potvrdile su prednosti zrenja u ulju. Kontrolni sirevi bili su najtvrđi (50,25 N), najotporniji na lom (45,50 N) te najmanje kohezivni i elastični zbog većeg gubitka vlage. Sirevi u ulju bili su mekši, elastičniji i kohezivniji, osobito skupina 2. Sirevi iz skupine 3 dobili su najvišu ukupnu senzornu ocjenu (18,66; p < 0,05), kao i ocjene za svojstva okusa (9,52) i boje (0,98). Skupina 2 imala je najnižu ocjenu mirisa (1,65), dok je kontrolna skupina imala najniže ocjene okusa (8,99) i teksture (1,49).

Ovo istraživanje ukazuje na značajne promjene tijekom zrenja sira u ulju, pokazujući da je ulje učinkovit medij koji ograničava gubitak vlage, obogaćuje sir polifenolima, flavonoidima i NMK te poboljšava senzorna i teksturna svojstva. Kasnije uranjanje u ulje pokazalo se optimalnim, dajući najuravnoteženiji i najpoželjniji senzorni profil. Dobiveni rezultati mogu biti korisni sirarima u proizvodnji tradicijskog sira jer pokazuju da čuvanje u ulju može poboljšati kvalitetu sira te pružaju čvrstu osnovu za buduća istraživanja različitog trajanja zrenja u ulju, kao i primjene različitih vrsta ulja za zrenje, radi boljeg razumijevanja temeljnih procesa.

Ključne riječi: polutvrdi kozji sir, zrenje u ulju, fizikalno-kemijski sastav, proteoliza, tekstura, profil masnih kiselina, antioksidativna aktivnost, senzorska svojstva