Stabilizacja produktów: Stabilizacja produktów fermentowanych

W branży mleczarskiej produkcja wyrobów fermentowanych kojarzy się z napojami mlecznymi takimi jak jogurty, kefiry lub zsiadłe mleko. To proste skojarzenie znajduje uzasadnienie w popularności mlecznych napojów fermentowanych. Mleczne napoje fermentowane, również nazywane mlekami fermentowanymi, są kategorią przetworów mleczarskich bardzo modną na obecnym rynku spożywczym. Oferowane są jako produkty o różnej zawartości tłuszczu, laktozy, białek, czy suchej masy – od składu typowego dla mleka do produktów beztłuszczowych lub wysokotłuszczowych, bezlaktozowych, wysokobiałkowych, rozcieńczonych wodą, skoncentrowanych lub sproszkowanych. Takie bogactwo produkcji wymusza stosowanie zróżnicowanych systemów stabilizowania wyrobów (por. Zaręba D., Ziarno M. 2014. Znaczenie stabilizatorów w produkcji mleczarskiej. Cz.1. Forum Mleczarskie Biznes, 2/2014, 26-28 oraz Zaręba D., Ziarno M. 2014. Znaczenie stabilizatorów w produkcji mleczarskiej. Cz.2. Forum Mleczarskie Biznes, 3/2014, 36-37). Konsumenci mają również wybór mlecznych napojów fermentowanych pod względem smaku – wyroby naturalne, smakowe (owocowe, owocowo-warzywne, warzywne, waniliowe, czekoladowe itp.). Mleczne napoje fermentowane mogą charakteryzować się także różną konsystencją – od płynnej do stałej. Produkcja tych ostatnich skłania do refleksji nad mlecznymi wyrobami fermentowanymi, bowiem w przypadku mlecznych napojów fermentowanych o gęstej, stałej konsystencji trudno już mówić o „napojach”. Czy wyrób, który jest tak gęsty, że wyjada się go łyżeczką z kubeczka, nadal można nazywać „napojem”? W jaki sposób uzyskuje się wyrób o tak gęstej konsystencji? Ponieważ zagadnienie stabilizacji mlecznych produktów fermentowanych było tematem bardzo wielu publikacji (por. Zaręba D., Ziarno M. 2016. Stabilizowanie produktów dodatkami z czystą etykietą. Forum Mleczarskie Biznes, 4/2016, 22-25 oraz Zaręba D., Ziarno M., 2018. Systemy stabilizujące: mleczne napoje fermentowane. Forum Mleczarskie Biznes 1/2018, 54-58), to w niniejszym tekście postaramy się omówić poszczególne wyroby, w jak najszerszym asortymencie, wraz z aspektami ich konsystencji i jej stabilizowania w świetle sposobu produkcji.

Jak wiadomo, w produkcji mlecznych wyrobów fermentowanych wykorzystywana jest różnorodna mikroflora: bakterie fermentacji mlekowej (paciorkowce lub pałeczki mezofilne i/lub termofilne), drożdże, szczepy potencjalnie probiotyczne należące do różnego typu mikroorganizmów i różnego pochodzenia. Jednym z najpopularniejszych mlecznych wyrobów fermentowanych jest jogurt, chociaż obecnie termin ten obejmuje produkty bardzo różniące się od siebie pod różnymi względami. Zgodnie z definicją sprecyzowaną w Kodeksie Żywnościowym (Codex Standard – Mleka Fermentowane, Codex Stan 243-2003), jogurt może być produkowany na bazie mleka pełnego, częściowo lub całkowicie odtłuszczonego, zagęszczonego lub regenerowanego z proszku. Zawartość białek mleka w jogurcie powinna wynosić minimum 2,7% wag., natomiast tłuszczu mniej niż 15% wag. Słowo „jogurt” wywodzi się z języka tureckiego i nawiązuje do czasownika „yoğurmak” oznaczającego „ugniatać” lub „być zaciśniętym lub skoagulowanym, zagęścić”. Być może to dlatego przyjęło się, że jogurt jest otrzymywany z mleka o podwyższonej zawartości suchej masy beztłuszczowej, co kiedyś było realizowane poprzez zagęszczenie mleka w wyparce próżniowej, zaś obecnie zwykle poprzez dodatek odtłuszczonego mleka w proszku lub różnych form białek mleka (preparaty białek mleka, izolaty białek mleka, kazeiniany, białczany, serwatka w proszku, białka serwatkowe w proszku, izolaty białek serwatkowych itp.). W ostatnich latach w związku z dezaprobatą konsumentów dotyczącą stosowania różnych dodatków w produkcji mleczarskiej, branża mleczarska wycofuje się ze stosowania proszków mlecznych i powraca do pierwotnej techniki zwiększania zawartości suchej masy beztłuszczowej w mleku przeznaczonym na jogurt.

Od paru lat oferta jogurtów jest poszerzana o tzw. jogurt grecki (typu greckiego), charakteryzujący się bardzo gęstą konsystencją. W jego przypadku zagęszczenie konsystencji wyrobu następuje nie poprzez zwiększenie zawartości suchej masy beztłuszczowej w mleku, ale przez odsączenie części serwatki z jogurtu po zakończeniu procesu fermentacji mleka. W efekcie takiego procesu produkcji, jogurt typu greckiego cechuje się wysoką zawartością białka (do 9%) i tłuszczu (do 10%).

Ostatnią jogurtową nowością jest skyr, narodowy produkt islandzki, wytwarzany od czasów osadnictwa wyspy. Wyrób ten ma konsystencję bardzo gęstego jogurtu, ale łagodniejszy smak. Warto zauważyć, że z technologicznego punktu widzenia skyr powinien być klasyfikowany jako ser, gdyż w jego oryginalnej technologii do koagulacji białek mleka stosuje się podpuszczkę i mieszaną biomasę bakteryjno-drożdżową, a nie czyste kultury bakterii jogurtowych. Do jego rzemieślniczej produkcji wykorzystywano odtłuszczone mleko pasteryzowane, schłodzone do temperatury 37°C i poddane fermentacji z wykorzystaniem startera złożonego z bakterii mlekowych i drożdży, pozostałego z poprzedniej produkcji, oraz skoagulowane dodatkiem preparatu koagulującego, zwykle podpuszczki cielęcej. Po kilku godzinach koagulacji i fermentacji, skrzep był schładzany, krojony i pozostawiony na sicie, celem odsączenia serwatki (w przemyśle do wydzielania serwatki wykorzystuje się wirówki lub membrany MF). Oryginalny skyr miał konsystencję tak gęstą, że można go było ciąć nożem lub nawet kruszyć, zaś pakowano go zwykle w papier, niczym twaróg. Z nieznanych przyczyn z czasem skyr został powszechnie uznany za rodzaj jogurtu, a obecnie stosowana jego technologia jest zbliżona do wytwarzania jogurtu greckiego. Finalny produkt zawiera 12% białka i zaledwie 0,5% tłuszczu, co różni go od jogurtu typu greckiego.

Niezależnie od sposobu zagęszczania suchej masy produktu finalnego, w każdym przypadku jogurt powstaje poprzez fermentację mleka tzw. bakteriami jogurtowymi: Streptococcus thermophilus i Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. Kodeks Żywnościowy (Codex Standard – Mleka Fermentowane, Codex Stan 243-2003) dopuszcza także otrzymywanie tzw. jogurtu łagodnego, do którego produkcji powinno się wykorzystać bakterie z gatunku Streptococcus thermophilus i dowolny gatunek bakterii z rodzaju Lactobacillus. Dobór odpowiednich starterów jogurtowych, charakteryzujących się zdolnością do wytwarzania w czasie fermentacji polisacharydów o właściwościach zagęszczających, może również przyczynić się do stabilizacji konsystencji produktu końcowego (por. Zaręba D., Ziarno M., 2018. Systemy stabilizujące: mleczne napoje fermentowane. Forum Mleczarskie Biznes 1/2018, 54-58).

Należy oczekiwać, że w niedługim czasie pojawią się na rynku kolejne wyroby pokrewne jogurtom, ale o odmiennej charakterystyce technologicznej lub innych cechach organoleptycznych. Już teraz można obserwować takie tendencje – przykładem jest ayran – narodowy produkt Turcji. Jest to napój orzeźwiający, przygotowany z gęstego jogurtu rozcieńczonego wodą (w proporcji 6:4), z dodatkiem soli (0,8%) i niekiedy przypraw. Konsystencja tego wyrobu jest bardzo płynna, co jest efektem rozmieszania jogurtu z wodą.

Być może wkrótce pojawi się dahi – fermentowany produkt mleczny z subkontynentu indyjskiego (Indie, Bangladesz, Pakistan, Nepal, Sri Lanka). Jest to wyrób otrzymywany głównie z mleka krowiego, czasem bawolego lub koziego, z wykorzystaniem bakterii mlekowych (Lactococcus lactis, Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus i Streptococcus thermophilus). W całym świecie arabskim (na Bliskim Wschodzie i w Afryce Północnej) używany jest termin leben (laban) w odniesieniu do fermentowanego mleka (zwykle jogurtu lub maślanki). Poza tym znane są inne wyroby pokrewne jogurtom:

• chal (lub shubat, turecki, turkmeński i kazachski, napój z fermentowanego mleka wielbłądziego, musujący, o kwaśnym smaku, popularny w Azji Środkowej)
• chalap (shalap, chalob, tan, napój Kirgistanu i Kazachstanu, złożony z jogurtu, soli i gazowanej wody)
• doogh (irański zimny napój jogurtowy, czasem z gazowaną wodą)
• matzoon (armeński zimny napój jogurtowy)
• qatiq (turecki fermentowany napój mleczny, zbliżony do jogurtu)
• cacık (tzatziki, tarator, z południowo-wschodniej Europy i Bliskiego Wschodu, solony gęsty lub rozcieńczony jogurt zmieszany z ogórkami, czosnkiem, solą, oliwą z oliwek, czasami z octem lub sokiem z cytryny oraz ziołami)
• chaas (napój na bazie dahi, popularny na subkontynencie indyjskim)
• lassi (hinduski zimny napój jogurtowy, pikantny lub słodki, naturalny lub smakowy)
• mattha (napój z subkontynentu indyjskiego, sporządzony z dahi lub maślanki zmieszanych z przyprawami i cukrem)
• nai lao (tradycyjny fermentowany napój mleczny, spożywany w Chinach i Wietnamie)
• omaere (fermentowane mleko przygotowane przez lud Herero w Północnej Afryce)
• rjażenka (tradycyjny fermentowany produkt mleczny Białorusi, Rosji i Ukrainy, tak zwane „pieczone mleko”) oraz
• stewler (fermentowany napój mleczny, popularny w Rosji, podobny do rjażenki).

Osobną grupą mlecznych napojów fermentowanych są wyroby otrzymywane na drodze fermentacji mikroflorą mezofilną. Zaliczyć tu należy znane z rynku krajowego mleko zsiadłe i maślankę. Skład mikroflory charakterystycznej dla mleka zsiadłego jest bardzo prosty i obejmuje zwykle jeden gatunek paciorkowców mlekowych: Lactococcus lactis subsp. lactis. Mleko zsiadłe jest wytwarzane w wielu krajach, ale w Polsce jest uważane za wyrób tradycyjny. W warunkach gospodarstw wiejskich jest otrzymywane z mleka surowego pozyskanego od zdrowych krów, z zachowaniem właściwej higieny. Ponieważ bakterie z gatunku Lactococcus lactis subsp. lactis naturalnie bytują w mleku surowym, dlatego mleko takie pozostawia się w temperaturze pokojowej na kilkanaście godzin, celem samoczynnego ukwaszenia. W warunkach przemysłowych zsiadłe mleko otrzymuje się z mleka pasteryzowanego, które po schłodzeniu do temperatury 30-35°C zaszczepia się bakteriami maślarskimi (mieszanką kwaszących i aromatyzujących bakterii mlekowych: Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. diacetylactis i Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris) i fermentuje do osiągnięcia kwasowości 30-34°SH, a następnie schładza do 4-5°C. Mleko zsiadłe cechuje się gęstym skrzepem wydzielającym się z serwatki i zależnie od sposobu produkcji może być wyrobem o płynnej, homogennej konsystencji (wyrób płynny, wymieszany po zakończeniu procesu fermentacji w tanku) lub zwartym, jednolitym skrzepie (wyrób gęsty, fermentowany w opakowaniach jednostkowych).

Dla odmiany, maślanka jest produktem ubocznym otrzymywanym podczas produkcji masła ze śmietanki lub śmietany lub mlekiem wytwarzanym z odtłuszczonego mleka pasteryzowanego i fermentowanym bakteriami maślarskimi, ewentualnie z dodatkiem aromatów maślarskich. Maślanka słodka łatwo się rozwarstwia, co jest niekorzystnie odbierane przez konsumentów, ale umiarkowane ukwaszenie maślanki do 20°SH w plazmie zapobiega tej wadzie.

Interesującym przykładem mleka fermentowanego z wykorzystaniem mezofilnych bakterii fermentacji mlekowej i niewymagającego stabilizacji jest mleko ciągliwe (viili, filmjölk, fil) wytwarzane głównie w krajach skandynawskich i zawierające bakterie Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris. Napój ma charakterystyczną ciągliwą, śluzowatą konsystencję. Konsystencja produktu jest efektem wytworzenia egzopolisacharydów (EPS) przez bakterie kwasu mlekowego (głównie Lactococcus lactis subsp. cremoris i Leuconostoc).

Innym mleczny produktem fermentowanym, który stał się bardzo popularny w naszym kraju jest kefir wytwarzany w wyniku mieszanej fermentacji mlekowo-alkoholowej, która pierwotnie zachodziła dzięki ziarnom kefirowym, zwanym też grzybkami kefirowymi. Ziarna (grzybki) kefirowe są konglomeratami (zlepieńcami) wielkości 2-5 cm. Tworzą je komórki drobnoustrojów, produkty ich autolizy, białko mleka i produkty jego proteolizy, węglowodany oraz polisacharydy wytwarzane przez bakterie. Wyglądem przypominają małe cząstki kalafiora lub rozgotowane ziarna ryżu, są sprężyste w dotyku, mają kształt nieregularny i są koloru żółtawego. W mleku pęcznieją i przybierają biały kolor. Skład mikrobiologiczny grzybków kefirowych jest bardzo bogaty i obejmuje: heterofermentatywne lub homofermentatywne pałeczki z rodzaju Lactobacillus (L. caucasicus, L. desidosus, L. brevis, L. celebiosus, L. casei, L. casei subsp. alactosus – około 80% masy ziaren), paciorkowce mlekowe (Lactococcus lactis subsp. lactis, L. lactis subsp. lactis var. diacetylactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Leuconostoc – około 12% masy ziaren), drożdże fermentujące laktozę (Candida kefir, C. pseudotropicalis, Bretanomyces anomalus) i niefermentujące laktozy (Saccharomyces uvarum, S. carlsbergensis, S. unisporus, S. delbrueckii, S. globosus, Kluyveromyces lactis – około 8% masy ziaren), a niekiedy zdarzają się także bakterie fermentacji octowej (Acetobacter). Możliwa jest produkcja kefiru również z zastosowaniem startera kefirowego. Starter taki jest wytwarzany z grzybków kefirowych. Stosowanie takiej kultury ułatwia i skraca produkcję kefiru. Kefir można produkować metodą termostatową (kefir gęsty, o stałej konsystencji) lub zbiornikową (kefir płynny, wymieszany).

Mikroflora mieszana jest też wykorzystywana w produkcji kumysu (również pisane jako kumiss, koumiss, kumis), produktu mlecznego podobnego w smaku do kefiru, tradycyjnie wytwarzanego w centralnej Azji z mleka klaczy (na skalę przemysłową obecnie także z mleka krowiego). W przypadku kumysu wykorzystywane są bakterie z gatunku Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus oraz drożdże z rodzajów Kluyveromyces, Saccharomyces, Candida. Ma lekko kwaśny zapach, zaś konsystencję płynną, jednolitą lub lekko kłaczkowatą (z grudkami ściętej kazeiny). Podobnie, jak w przypadku kefiru, w miarę dojrzewania wyrobu pojawiają się pęcherzyki gazu, zaś konsystencja staje się rzadsza, a smak bardziej kwaśny.

Osobną grupą mlecznych napojów fermentowanych są napoje nowej generacji otrzymywane z wykorzystaniem wyselekcjonowanych kultur bakterii, m.in. potencjalnie probiotycznych szczepów bakterii fermentacji mlekowej lub bifidobakterii. Przykładem jest mleko acidofilne zawierające szczepy z gatunku Lactobacillus acidophilus jako jedyną mikroflorę lub razem z bakteriami jogurtowymi. Zawartość suchej masy beztłuszczowej powinna odpowiadać składowi normalnego mleka, chociaż wyrób nie musi być poddawany procesowi fermentacji, a jedynie zawierać żywe komórki mikroflory technicznej. Innym przykładem jest mleko bifidusowe, w którym wykorzystywane są tylko bakterie z rodzaju Bifidobacterium. Zawartość suchej masy beztłuszczowej i sposób produkcji są podobne jak przy produkcji mleka acidofilnego.

Jak wynika z powyższego omówienia co ważniejszych mlecznych napojów fermentowanych, ta grupa mlecznych wyrobów charakteryzuje się różnorodną strukturą, którą można stabilizować na kilka sposobów, w tym modyfikując podstawowy skład mleka, sterując parametrami technologicznymi i dobierając właściwe startery.