Owoce i warzywa: Dodatki owocowe i warzywne w produkcji metodą termostatową

dr inż. Dorota Zaręba, dr hab. Małgorzata Ziarno
Forum Mleczarskie Biznes 4/2021 (45)
dr hab. Małgorzata Ziarno, prof. SGGW, SGGW Warszawa
© fm

Istnieje wiele rodzajów mlecznych napojów fermentowanych, w tym: kefir, kumys, jogurt, skyr, labneh, kumys, ajran, maślanka, zsiadłe mleko. Większość z nich było wytwarzanych regionalnie, z uwzględnieniem różnorodności mikroflory starterowej i realizowanej przez nią fermentacji, bazy surowcowej, użytych dodatków smakowych i teksturalnych. Mleczne napoje fermentowane są doskonałym przykładem żywności funkcjonalnej, ze względu na doskonałą wartość odżywczą i obecność żywych komórek bakterii fermentacji mlekowej lub innych mikroorganizmów. Mleczne napoje fermentowane swoją popularność zawdzięczają korzyściom zdrowotnym przypisanym zarówno składnikom mleka, produktom fermentacji, jak i żywym komórkom mikroorganizmów. Do tych korzyści zdrowotnych należą m.in. łagodzenie objawów nietolerancji laktozy, przeciwdziałanie biegunkom, w tym biegunkom poantybiotykowym i wirusowym, stymulacja układu odpornościowego, wzmocnienie poszczepiennej odpowiedzi układu odpornościowego. W tej perspektywie nie dziwi fakt utrzymującej się popularności spożycia mlecznych napojów fermentowanych, którym słusznie przypisuje się cechy żywości nie tylko funkcjonalnej, ale i żywności wygodnej. Na cechy żywności wygodnej w przypadku mlecznych napojów fermentowanych bezpośredni wpływ ma szeroka gama form konsystencji (od płynnej po stałą), jak również opakowania, innowacyjne pod względem ekologii i użytkowania.

Bazą do produkcji mlecznych napojów fermentowanych jest mikroflora fermentująca. Badania wykazują, że stała podaż żywności z żywymi komórkami bakterii fermentacji mlekowej wpływa na równowagę mikroflory jelitowej, co przekłada się bezpośrednio na stymulację układu odpornościowego organizmu. W zakresie produkcji napojów fermentowanych na bazie mleka wykorzystuje się różne gatunki z rodzaju Lactobacillus, Bifidobacterium, Lactococcus i Leuconostoc. W efekcie aktywności metabolicznej bakterii fermentacji mlekowej wytwarzanych jest wiele związków chemicznych wpływających na końcowe walory smakowo-zapachowe produktu. Do związków tych należą przede wszystkim krótkołańcuchowe kwasy organiczne (w tym mlekowy, octowy, masłowy, propionowy, kaprylowy, mrówkowy itp.), aldehyd octowy, acetoina, dwutlenek węgla, alkohol etylowy, butanol i wiele innych. Obecność tych substancji przekłada się na efekty korzystne dla zdrowia ludzkiego organizmu w zakresie profilaktyki zapalenia błony śluzowej żołądka, łagodzenie nietolerancji laktozy, jak również stymulacji prawidłowego składu i populacji mikroflory jelitowej. Właściwa kompozycja kultury starterowej (tj. właściwa proporcja poszczególnych rodzajów i gatunków stosowanych mikroorganizmów) oraz kontrola parametrów fermentacji przyczyniają się do powstawania odpowiedniego smaku i zapachu produktu. Napoje mleczne, w tym fermentowane, należą do najważniejszych źródeł pozytywnej mikroflory w diecie człowieka. Wiadomo że mleko jest dobrą matrycą do inkubacji bakterii o potencjale probiotycznym. Składniki takie jak białko, minerały, witaminy i laktoza warunkują rozwój probiotycznych komórek bakteryjnych.

Warto zauważyć, że metodą otrzymywania mlecznych napojów fermentowanych, warunkującą stałą konsystencję skrzepu i umożliwiającą zastosowanie znacznie większej gamy surowców dodatkowych, z zachowaniem ich cech strukturalnych, jest metoda termostatowa. Metoda termostatowa umożliwia użycie całych cząstek owoców, warzyw, orzechów i ziół, co zwiększa atrakcyjność sensoryczną i odżywczą produktu w oczach konsumentów.

Generalnie, do produkcji niektórych napojów fermentowanych na bazie mleka (i nie tylko) stosowane są dwie technologie: termostatowa i zbiornikowa. Termostatowa metoda fermentacji wymusza realizację procesu fermentacji wewnątrz opakowania jednostkowego. W tym celu baza mleczna po dodaniu bakterii fermentacji mlekowej jest dozowana do opakowania jednostkowego, które po zamknięciu transportuje się do termostatów (tzw. magazynów ciepłych) i przetrzymuje przez określony czas, właściwy dla konkretnej fermentacji, aż do uzyskania odpowiedniej kwasowości. Zależnie od rodzaju napoju, temperatura i czas fermentacji różnią się. Dla przykładu jogurt fermentowany jest w warunkach optymalnych dla bakterii termofilnych i temperatura fermentacji mieści się w zakresie 42-45°C, a proces trwa kilka godzin. W przypadku kefiru fermentacja prowadzona jest w warunkach optymalnych dla bakterii mezofilnych i drożdży, tj. prowadzi się ją w temperaturze z zakresu 18-23°C przez kilkanaście godzin. Po procesie fermentacji opakowania z końcowym produktem są intensywnie schładzane przez nadmuch zimnego powietrza i magazynowanie w warunkach chłodniczych. Jak wspomniano, metoda termostatowa pozwala uzyskać gęsty i zwarty skrzep, typowy dla konsystencji stałej produktu spożywanego łyżeczką. Proces fermentacji i chłodzenia skrzepu w opakowaniu jednostkowym pozwala zachować przestrzenną strukturę skrzepu, ale aby zachować ten efekt, proces transportu i magazynowania powinien być dostosowany w taki sposób, aby skrzep nie uległ zniszczeniu. W łagodnie traktowanym skrzepie obserwuje się zjawisko odbudowy struktury i lepkości, w czasie chłodniczego magazynowania, bez konieczności stosowania dodatków strukturotwórczych. Co ważne, stabilność struktury napojów produkowanych termostatowo umożliwia stosowanie dodatków smakowych z zachowaniem natywnej struktury i konsystencji.

© fm

Warto podkreślić, że konsumenci częściej sięgają po smakowe napoje fermentowane niż po naturalne napoje fermentowane. Smakowe napoje fermentowane traktowane są najczęściej jako produkt wygodny, deser, składnik posiłku, niezależny posiłek lub przekąska. Napoje naturalne bez dodatków smakowo-zapachowych są zaś wykorzystywane przez konsumentów jako niskotłuszczowa baza do dressingów, koktajli lub jako zamienniki śmietany. Asortyment napojów mlecznych fermentowanych jest bardzo bogaty pod względem dodatków smakowych, konsystencji, wielkości opakowania i łatwości użycia.

Najpopularniejszymi smakami są smaki owocowe, m.in.: truskawka, wanilia, brzoskwinia, malina, jagoda i wiśnia. Jednak mieszanie się różnorodności kultur i tym samym różnorodności kuchni regionalnych, determinuje wprowadzanie nowych innowacyjnych trendów takich, jak mieszanie smaków i składników, które w klasycznym zastosowaniu nie były dotąd łączone, motywując przeciętnego konsumenta do wychodzenia poza utarte schematy i gusta. Jest to trend „food pairing”, czyli łączenia w nietypową kompozycję smaków, konsystencji i składników spożywczych w celu wzmocnienia oryginalnych, pozytywnych bodźców smakowych i zapachowych. Jest to jeden ze sposobów na realizowanie produkcji zgodnej z modą na czystą etykietę (tzw. „clean label”).

Łączenie warzyw i owoców, lub składników z nich pozyskanych np. w formie żywności barwiącej, aromatyzującej lub smakotwórczej, daje gwarancję pozytywnego odbioru sensorycznego, jak i odżywczego przez wymagającego konsumenta. Tym samym umiejętne łączenie surowców roślinnych, w tym warzywnych i owocowych, pozwala na stworzenie wielu kombinacji w obszarze smaku, zapachu i koloru, przy zachowaniu założeń czystej etykiety i funkcjonalności produktu końcowego. Właściwe i atrakcyjne łączenie składników owocowo-warzywnych, warzywnych lub owocowych daje możliwość poszerzenia oferty smakowej asortymentu napojów fermentowanych, jak również może być kierunkiem umożliwiającym redukcję dodatku cukrów do tego rodzaju produktów.

Dodatki owocowe do napojów fermentowanych są produkowane z zastosowaniem obróbki termicznej, której celem jest eliminacja form wegetatywnych mikroorganizmów i inaktywacja enzymów natywnych. Termiczny zabieg przekłada się na trwałość i bezpieczeństwo wsadu smakowego. Dodatkowo proces też można wykorzystać do właściwej stabilizacji wsadu. Oferta wsadów owocowych jest zróżnicowana nie tylko pod względem zastosowanego surowca, ale również ze względu na stopień rozdrobnienia. W branży mleczarskiej wykorzystywane są wsady z całymi kawałkami owoców, jak również wsady homogenizowane. Wsady o silnym rozdrobnieniu produkowane są na bazie przecierów i zagęszczonych soków owocowych, a udział owoców stanowi od 35% do 40%, w przypadków wsadów z kawałkami owoców od 35-55%, przy ekstrakcie na poziomie 60%. Standardowe dozowanie wsadów owocowych jest na poziomie 10-20%.

© fm

Oprócz podstawowego składnika owocowego, często w skład preparatów owocowych wprowadzane są inne składniki, najczęściej korespondujące z nurtem czystej etykiety. Najczęściej zastosowanie ma żywność barwiąca, którymi bardzo często są koncentraty soków warzywnych, dla przykładu sok z buraka i sok z czarnej marchwi.

Cechy technologiczne wsadów owocowych muszą korelować z docelowymi walorami produktu końcowego. W tym celu na etapie obróbki preparatów owocowych steruje się ich składem i parametrami fizykochemicznymi. Zależnie od produktu, zawartość ekstraktu we wsadach owocowych waha się od 20% do 60%. Z kolei wartość pH wsadu musi być dostosowana do wartości pH mlecznej bazy napoju po fermentacji i najczęściej oscyluje w granicach 4,0-4,7. Poza tym wsady należy dopracować w zakresie właściwej lepkości i temperatury dozowania, ciśnienia osmotycznego i jego wpływu na bazę mleczną, jak również stabilności przechowalniczej. Stabilność wsadów smakowych powinna być stała w całym okresie przydatności do spożycia pod względem najwyższych cech sensorycznych, przede wszystkim wyglądu, tekstury i smaku. Stabilność ta powinna być szczególnie kontrolowana, pod względem przemian zachodzących pomiędzy dodatkiem owocowym i skrzepem mlecznym, który ze względu na termostatową metodę produkcji ma wykazywać atrakcyjność pod względem ciągłości i spójności. Cechy te są w pierwszej kolejności rejestrowane przez konsumenta podczas konsumpcji i wpływają na ogólną akceptację produktu. Dlatego wraz z kontrolą właściwości sensorycznych powinny być również kontrolowane właściwości reologiczne wsadów owocowych, zarówno podczas przetwarzania jak i fermentacji, ale także dystrybucji i przechowywania produktu końcowego. W przypadku wielu preparatów smakowych kluczowa jest reaktywność jonów wapnia zawartych w skrzepie. Jest to ważne nie tylko dla utrzymania odpowiedniej lepkości produktu w całym okresie przydatności do spożycia, ale również dla zjawiska synerezy, czyli efektu wydzielania serwatki ze struktury skrzepu, szczególnie po jego mechanicznym naruszeniu lub wahaniach kwasowości.

Zastosowanie warzyw jako dodatków smakowych, barwiących i strukturotwórczych, ma coraz szersze zastosowanie. Surowce te wpisują się idealnie w trendy żywności funkcjonalnej. Do produkcji preparatów warzywnych lub warzywno-owocowych wykorzystuje się różne części roślin:

  • liście (np. sałata, kapusta, cykoria, brukselka, korzenie (np. marchew, burak, seler, pietruszka, brukiew, rzepa, rzodkiew, salsefia),
  • łodygi lub pędy podziemne (np. cebula, czosnek, szparagi, kalarepa),
  • endywia, boćwina, szczypior,
  • kwiatostany (np. kalafior, brokuły, karczochy),
  • owoce (w sensie anatomicznym, np. pomidor, papryka, bakłażan, ogórek, dynia, cukinia, patison, fasolka szparagowa),
  • nasiona (np. groszek zielony).

Na rynku amerykańskim dużym powodzeniem cieszą się jogurty o smaku owocowo-warzywnym z dodatkiem szpinaku, ogórka i dyni w kombinacji z kiwi, jagodami i morelą. Produkty z dodatkiem wsadów warzywnych mogą być oferowane w wersji słodkiej, ale również wytrawnej, z dodatkiem aromatycznych przypraw, żywności barwiącej zapewniającej kombinacje składników o różnorodnej i pełnej palecie smakowo-zapachowej. Wartością dodaną wsadów warzywnych jak i owocowych może być pochodzenie z upraw ekologicznych i wykorzystanie certyfikatu „bio”.

Ciekawym rozwiązaniem jest popularyzacja niskokalorycznych mlecznych napojów fermentowanych, z dodatkami smakowymi warzywno-owocowymi. W tym kontekście należy pracować nad modyfikacją składu wsadów smakowych przeznaczonych do mlecznych napojów fermentowanych. Modyfikacja składu powinna iść w kierunku wykorzystania surowców naturalnie słodkich lub z uwzględnieniem naturalnych substancji słodzących, zamiast cukru. Ewentualne tworzenie takich kombinacji warzywno-owocowych, przy zachowaniu naturalnych walorów smakowo-zapachowych, zapewnią atrakcyjność sensoryczną konsumentowi. Użycie składników owocowych, warzywnych lub ich mieszanek w naturalny sposób zwiększa wartość odżywczą i funkcjonalną produktu, wzbogacając go w antyoksydanty, witaminy, minerały oraz błonnik. Potencjał antyoksydacyjny składników roślinnych i owocowych jest gwarancją zapobiegania wielu chorobom degeneracyjnym. Wprowadzanie tych surowców w postaci całych cząstek przekłada się na zwiększenie spożycia błonnika, który ma niepodważalne pozytywne działanie w kierunku prewencji nowotworów dolnego odcinka przewodu pokarmowego.

Mleczne napoje fermentowane z dodatkiem wsadów warzywnych lub owocowych są atrakcyjną alternatywą dietetyczną o wysokiej gęstości żywieniowej. Nadrzędnym zadaniem producentów żywności w tym zakresie jest redukcja ilości cukru dodawanego do wsadów owocowych (obecnie średni poziom cukru w jogurtach owocowych wynosi ponad 12%, czyli więcej niż w klasycznych wersjach popularnych napojów gazowanych). Dla świadomych konsumentów jest to wartość nie do zaakceptowania, szczególnie w świetle intensywnie zwiększających popularność diet eliminacyjnych mających pomóc w eliminacji otyłości wśród dzieci, młodzieży i osób dorosłych.

Najpopularniejszą formą smakowych napojów fermentowanych jest całkowite wymieszanie wsadu z białą bazą, umieszczenie wsadu na spodzie opakowania, tj. pod białą bazą mleczną (z ang. fruit-on-the-bottom, FOB). Alternatywnymi metodami uwzględniającymi pełną izolację wsadu od białej masy jest użycie opakowania dwuczęściowego (duopaki lub wielopaki), które wyposażone są w dyspensery lub toppery, czyli dodatkowe pojemniczki, w których można umieścić dodatek smakowy o dowolnej konsystencji (od płynnej, poprzez stałą do sypkiej). Na rynku prezentowane są także opakowania trzykomorowe, w których łączy się pośrednio trzy składniki: wsad owocowy lub owocowo-warzywny, wsad zbożowy (na przykład musli) i białą masę (na przykład jogurt). Te rozwiązania umożliwiają dozowanie dodatków smakowych do białej masy w preferowanej przez konsumenta ilości i proporcji oraz niweluje czynniki wzajemnego odziaływania dodatków smakowych na strukturę i jakość skrzepu w trakcie magazynowania. Wraz ze zwiększaniem świadomości ekologicznej mleczne napoje fermentowane (przede wszystkim jogurty) są pakowane w słoiczki, które ze względu na swoją transparentność są opakowaniem wymagającym pod względem wizualnego wyglądu produktu w nie pakowanego.

Konsumenci oczekują produktów bez wizualnych zmian, które niejednokrotnie błędnie interpretowane są bardzo krytycznie, zatem dodatek preparatu smakowego do wyrobu mleczarskiego powinien zwiększać wodochłonność produktu i eliminować efekt synerezy. Jest to szczególnie ważne w przypadku produktów warstwowych, w których wsad smakowy stanowi osobną warstwę (górną lub dolną) w opakowaniu produktu, zaś wydzielony płyn może zabarwić białą warstwę produktu lub upłynnić granicę między obydwoma warstwami. Różne kombinacje metod łączenia wsadu z masą skrzepu są kolejnymi sposobami zwiększania atrakcyjności produktu końcowego i stanowią możliwość poszerzenia asortymentu mlecznych napojów fermentowanych otrzymywanych metodą termostatową.