Jogurty naturalne: Bogactwo metod produkcji

dr hab. Małgorzata Ziarno, prof. SGGW, SGGW Warszawa
dr inż. Dorota Zaręba, ZSG Warszawa
Forum Mleczarskie Biznes 2/2022 (47)
jogurty
© fm

Pierwsze wzmianki o wykorzystaniu (w surowcu mlecznym) procesu spontanicznej fermentacji miały miejsce na Bliskim Wschodzie. Jedną z opisywanych form były jogurty. Rynek jogurtów stale się rozwija, w zależności od regionu produkowany jest najczęściej z mleka krowiego, owczego, koziego, wielbłądziego lub bawolego. Na całym świecie jogurty są doceniane przez konsumentów, oferowane w różnych konsystencjach (tj. płynna, gęsta, mieszana), o różnej zawartości tłuszczu (od beztłuszczowych po jogurty z 8 g tłuszczu w 100 g) i różnych smakach (naturalne, owocowe, owocowo-warzywne, warzywne, zbożowe, itp.). Trendy żywieniowe podsycają modę na naturalne jogurty, typu greckiego lub islandzkiego, o gęstej konsystencji, wysokobiałkowe, a także jogurty smakowe, o obniżonej zawartości cukru i/lub tłuszczu. W celu zaspokojenia zapotrzebowania konsumentów na wegańskie alternatywy jogurtów napoje typu jogurt są obecnie otrzymywane również na bazie surowców roślinnych takich jak soja, kokos, orzechy, owies i kukurydza.

Kultury starterowe

Jogurt jest fermentowanym produktem mlecznym zawierającym charakterystyczne kultury bakterii z gatunków Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus i Streptococcus thermophilus. Chociaż oba gatunki mogą rozwijać się w mleku niezależnie, to wykazują symbiozę, co oznacza, że tempo ich wzrostu i dynamika ukwaszania mleka są lepsze, jeśli są hodowane razem. Rolą kultur starterowych jest fermentacja laktozy (cukru mlecznego) w celu wytworzenia kwasu mlekowego. Zwiększenie stężenia kwasu mlekowego obniża pH mleka przerobowego i powoduje koagulację obecnych białek (głównie kazeiny) oraz wydzielenie miękkiego żelu (skrzepu) charakterystycznego dla produktu.

Zgodnie ze standardem Codex Alimentarius (Codex Standard – Mleka Fermentowane/Codex Standard for Fermented Milks) Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus i Streptococcus thermophilus muszą być obecne w jogurcie jako żywe i aktywne komórki bakteryjne, liczne aż do ostatniego deklarowanego dnia przydatności produktu do spożycia. Suma mikroorganizmów składających się na kultury starterowe nie może być mniejsza niż 107 jtk/g. Dopuszczona jest produkcja tzw. jogurtu o zmienionej mikroflorze – otrzymanego z wykorzystaniem kultury Streptococcus thermophilus i dowolne kultury z rodzaju Lactobacillus. 

W wielu krajach (np. Szwecja lub USA) istnieją przepisy krajowe dopuszczające zastosowanie w produkcji jogurtów tylko L. delbrueckii subsp. bulgaricus i S. thermophilus. Tymczasem w Wielkiej Brytanii lub Japonii jogurt można produkować z wykorzystaniem obu tych gatunków lub tylko jednego z nich.

Obecność żywych komórek obu gatunków bakterii jogurtowych może skutkować możliwością zastosowania oświadczenia zdrowotnego: „Żywe kultury bakterii jogurtowych poprawiają trawienie laktozy z jogurtów u osób ze złym trawieniem laktozy”. Oświadczenie to może być stosowane, jeśli jogurt zawiera co najmniej 108 żywych komórek mikroorganizmów starterowych (czyli właśnie L. delbrueckii subsp. bulgaricus i Streptococcus thermophilus) w przeliczeniu na 1 g produktu.

W produkcji jogurtów mogą być dodawane także inne kultury bakteryjne spośród gatunków Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei subsp. casei i rodzaju Bifidobacterium. Jest to tak zwana mikroflora dodatkowa. Zgodnie ze standardem Codex Alimentarius mikroflora dodatkowa musi być obecna w jogurcie jako żywe i aktywne komórki bakteryjne, liczne aż do ostatniego deklarowanego dnia przydatności produktu do spożycia. Jeśli oznakowanie produktu obejmuje deklarację obecności dodatkowych mikroorganizmów (innych niż starterowe), to ich populacja nie może być mniejsza niż 108 jtk/g.

Każdy jogurt musi zawierać co najmniej 8,25% suchej masy beztłuszczowej, w tym minimum 2,7% białek mleka, a najwyżej 15% tłuszczu mlecznego. Zgodnie ze standardem Codex Alimentarius kwasowość jogurtów, wyrażona jako procent kwasu mlekowego, nie może być mniejsza niż 0,6%. W przypadku jogurtów smakowych te kryteria odnoszą się do części produktu, którą stanowi biała baza produktu.

Głównym składnikiem jogurtu jest mleko. Innymi składnikami mlecznymi dozwolonymi w jogurcie w celu ustalenia składu są: śmietanka (w celu dostosowania zawartości tłuszczu) i odtłuszczone mleko w proszku (w celu regulacji zawartości suchej masy beztłuszczowej). Zawartość suchej masy w jogurcie jest często ustalana powyżej wymaganego minimum wynoszącego 8,25%, aby zapewnić lepszą konsystencję końcowego produktu. W produkcji jogurtów podwyższanie zawartości białek mleka może odbywać się nie tylko poprzez dodatek odtłuszczonego mleko w proszku, ale również z uwzględnieniem innych sposobów: zagęszczeniem mleka w wyparce próżniowej lub z wykorzystaniem technik membranowych (por. Ziarno M., Zaręba D. Budowanie tekstury napojów fermentowanych. Forum Mleczarskie Biznes, 2016/3, 34-38).

jogurt primo
© fm

Do produkcji jogurtu naturalnego potrzebne są tylko dwa składniki: mleko i żywe kultury bakteryjne. Producenci jogurtów smakowych i/lub aromatyzowanych mogą również stosować dodatki technologiczne: stabilizatory, substancje zagęszczające, substancje słodzące, barwiące, aromatyzujące, dodatki smakowe, itp. Kwestię tych dodatków reguluje Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1333/2008 z dnia 16 grudnia 2008 r. w sprawie dodatków do żywności. Z kolei Rozporządzenie Komisji (UE) nr 1129/2011 z dnia 11 listopada 2011 r. zmieniające załącznik II do rozporządzenia Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1333/2008 poprzez ustanowienie unijnego wykazu dodatków do żywności precyzuje, jakie dodatki do żywności są dopuszczone do stosowania w poszczególnych kategoriach żywności i jakie są warunki ich użycia. Zgodnie z tymi zapisami fermentowane przetwory mleczne bez dodatków smakowych i środków aromatyzujących (w tym jogurty naturalne), niepoddawane obróbce cieplnej po fermentacji, nie mogą zawierać żadnych dodatków technologicznych wymienionych w ww. aktach prawnych.

W jogurtach smakowych i/lub aromatyzowanych można również stosować dodatek wybranych stabilizatorów. Ich zadaniem jest poprawić konsystencję i teksturę poprzez zwiększenie zwartości skrzepu, zapobieganie wydzielaniu się serwatki (tj. synerezie) i wspomaganie w utrzymaniu jednorodnego wymieszania owoców z białą masą produktu. Stabilizatorami stosowanymi w jogurtach smakowych i/lub aromatyzowanych, dopuszczonych ww. Rozporządzeniami są m.in.: alginiany, agar, karageny, przetworzone wodorosty morskie z gatunku Eucheuma, mączka chleba świętojańskiego, guma guar, tragakanta, guma arabska (guma akacjowa), kuma ksantanowa, guma tara, guma gellan, konjak, pektyny, celulozy, skrobie, guma karaya i guma kasja.

W produkcji jogurtów stosuje się substancje słodzące: cukier, miód, syropy glukozowo-fruktozowe oraz słodziki – stosowane w celu zmniejszenia naturalnie kwaśnego smaku jogurtu. Spośród słodzików ww. Rozporządzenia dopuszczają do produktów o obniżonej wartości energetycznej lub bez dodatku cukru użycie: acesulfamu K, aspartamu, kwasu cyklaminowego i jego soli: sodowej i wapniowej, sacharyny i jej soli: sodowej, potasowej i wapniowej, sukralozy, neohesperydyny DC, soli aspartamu i acesulfamu oraz neotamu (por. Ziarno M., Zaręba D. Zredukować cukier w produktach mleczarskich. Forum Mleczarskie Handel, 2021/3, 60-63).

Fermentowane przetwory mleczne z dodatkami smakowymi lub środkami aromatyzującymi, włącznie z produktami poddanymi obróbce cieplnej, mogą również zawierać dodatek barwników lub substancji barwiących. Spośród barwników ujętych prawem żywnościowym UE dopuszcza się: barwniki z grupy II na poziomie quantum satis, a także barwniki z grupy III, ale przy łącznym maksymalnym poziomie 150 mg/l lub mg/kg, a ponadto: annato, biksynę, norbiksynę w ilości maksymalnie 10 mg/l lub mg/kg oraz likopen w ilości maksymalnie 30 mg/l lub mg/kg. Złe skojarzenia konsumentów dotyczące barwników do żywności podyktowały konieczność stworzenia naturalnych preparatów o właściwościach barwiących – tzw. „żywności barwiącej” (por. Zaręba D., Ziarno M. Zastosowanie żywności barwiącej w produktach mleczarskich. Forum Mleczarskie Biznes, 2017/2, 60-65). Obecnie, jako żywność barwiąca najczęściej oferowane są koncentraty z owoców i warzyw lub innych roślin jadalnych.

Jogurt jest rodzajem żywności, która ma swój specyficzny i popularny smak, o czym świadczy jego stała obecność na liście preferowanych produktów spożywczych na całym świecie. W trakcie fermentacji laktozy powstają również związki smakowo-zapachowe charakterystyczne dla jogurtu. Bakterie jogurtowe są odpowiedzialne za smak i aromat końcowego produktu. Do tej pory zidentyfikowano ponad 100 substancji lotnych smakowo-zapachowych. Uważa się, że sam kwas mlekowy jest jednym z głównych związków znacząco wpływających na smak jogurtu, poza tym związki karbonylowe, alkohole, kwasy, estry, węglowodory, związki aromatyczne, związki zawierające siarkę i związki heterocykliczne, w stężeniach od niskich do śladowych. Smak i zapach jogurtu wynikają głównie z obecności nielotnych lub lotnych kwasów i związków karbonylowych, a uważa się, że zwłaszcza grupa związków karbonylowych ma znaczący wpływ na końcowy aromat jogurtu ze względu na ich stosunkowo wysoką koncentrację. Oprócz kwasu mlekowego, najważniejszymi składnikami smakowo-zapachowymi są: aldehyd octowy, kwas octowy, acetoina i diacetyl, do tego kwasy octowy, mrówkowy, butanowy i propanowy. Ale aromat i smak jogurtu mogą się różnić zależnie od rodzaju użytego mleka, zawartości tłuszczu, zawartości suchej masy beztłuszczowej, użytej kultury starterowej, procesu fermentacji i zastosowanej temperatury. W początkowej fazie fermentacji, wzajemna stymulacja obu gatunków bakterii jogurtowych powoduje szybkie tworzenie znacznych ilości kwasu mlekowego i związków aromatycznych. Stwierdza się, że techniki przetwarzania mleka przerobowego na jogurt determinują smak i zapach produktu końcowego. Wykazano na przykład, że mechaniczna obróbka jogurtu ma większy wpływ na uwalnianie aromatu i percepcję smaku w ustach niż zawartość białka. Stwierdzono jednocześnie, że intensywność smaku i nuty owocowe jogurtów są mniej intensywne w jogurtach o wysokim udziale białek.

jogurt skyr
© fm

Aby zapewnić konsumentom różnorodność oferty smakowo-zapachowej jogurtów dopuszcza się także dodatek aromatów i różnego rodzaju preparatów owocowych, owocowo-warzywnych lub warzywnych (por. Zaręba D., Ziarno M. Dodatki: zboża, warzywa, owoce. Forum Mleczarskie Handel, 2021/6, 44-47 oraz Zaręba D., Ziarno M. Dodatki owocowe i warzywne w produkcji metodą termostatową. Forum Mleczarskie Biznes, 2021/4, 40-44). Na rynku można spotkać ofertę różnego rodzaju smakowych produktów mleczarskich, w tym zawierających dodatek wsadów owocowych, warzywnych lub warzywno-owocowych (por. Ziarno M., Zaręba D. Nowe kombinacje smakowe wsadów owocowych i warzywnych. Forum Mleczarskie Biznes, 2021/1, 28-32). Mimo to wciąż znajduje się miejsce dla produktów innowacyjnych, o przeformułowanym składzie uwzględniającym potrzeby i oczekiwania konsumentów, aspekty ekonomiczne, trendy żywieniowe, a także zmiany legislacyjne. Najpopularniejsze wersje smakowe jogurtów są produkowane jako produkt całkowicie wymieszany z dodatkiem smakowych (tzw. wsadem). Chociaż na rynku oferowane są także jogurty warstwowe, jogurty z wsadem smakowym (np. wsadem owocowym) na wierzchu białej masy mlecznej oraz jogurty z wsadem smakowym na spodzie opakowania. Dodatkowo w ofercie zakładów mleczarskich są jogurty w opakowaniach dwuczęściowych oraz jogurty z wsadem smakowym umieszczonym w nakładce nad wieczkiem (por. Ziarno M., Zaręba D., Owoce do napojów. Forum Mleczarskie Biznes 2018/1, 50-53).

Dodanie aromatów ogólnie zwiększa akceptację sensoryczną jogurtów, jak również gwarantuje utrzymanie zainteresowania konsumentów nawet przy zmieniających się nawykach żywieniowych. Dodatek smaków owocowych, takich jak truskawkowy, który jest najpopularniejszym smakiem owocowym używanym w przemyśle jogurtowym, również pomaga przezwyciężyć wiele nieakceptowanych smaków czy zapachów. Dodatek wsadu owocowego do białej bazy jogurtowej ma wydajniejszy wpływ na uwalnianie smaku i zapachu niż dodatek samego aromatu owocowego. Zaobserwowaną różnicę można skorelować ze zmianą właściwości reologicznych jogurtu z dodatkiem owoców i aromatów owocowych. Po dodaniu owoców obserwuje się spadek lepkości jogurtu, co również wpływa na uwalnianie aromatu.

Ważnym kryterium wpływającym na właściwości smakowo-zapachowe jogurtów smakowych jest materiał opakowaniowy. Badacze wykazali zmienność właściwości sensorycznych smakowego jogurtu mieszanego otrzymanego z mleka o różnej zawartości tłuszczu oraz zapakowanego w różne materiały opakowaniowe (polistyren, polipropylen i szkło). Stwierdzono, że wraz ze spadkiem zawartości tłuszczu, zwiększa się wpływ materiału opakowaniowego na postrzeganie cech smakowo-zapachowych. Jogurt niskotłuszczowy przechowywany w szklanym pojemniku wykazuje najmniejszy spadek zawartości aromatu.

Technologia

Pozornie produkcja jogurtu jest prosta. Mleko przerobowe, które wstępnie można zagęścić mlekiem w proszku albo poprzez termiczne lub membranowe odprowadzenie wody (w celu uzyskania gęstszego produktu końcowego), jest pasteryzowane (zwykle w temperaturze 90-95°C przez 10-20 min), schładzane do temperatury fermentacji (zwykle w temperaturze 42°C) i zaszczepiane kulturami bakterii starterowych, które fermentując mleko (zwykle w temperaturze 42°C przez 3-5 godzin lub do czasu uzyskania pożądanego pH), powodują jego krzepnięcie i żelowanie, następnie masa jest schładzana w celu zatrzymania fermentacji (por. Ziarno M., Zaręba D. Budowanie tekstury napojów fermentowanych. Forum Mleczarskie Biznes, 2016/3, 34-38).

Zróżnicowanie konsystencji jogurtów oferowanych na rynku wynika z bogactwa modyfikacji wyżej opisanej metody produkcji. W przypadku produkcji jogurtów o konsystencji stałej, gęstej, mleko jest pakowane do opakowań jednostkowych natychmiast po zaszczepieniu bakteriami kultur starterowych i inkubowane w specjalnych komorach. Jogurty pitne są wytwarzane przez intensywne rozmieszanie otrzymanego skrzepu za pomocą specjalistycznych pomp, zaś jogurty mieszane uzyskują konsystencję poprzez rozbicie skrzepu mieszadłami o delikatnym ruchu mieszającym. Z kolei jogurty mrożone są to jogurty o stałej konsystencji, poddane zamrożeniu, zaś jogurty skoncentrowane po fermentacji są poddawane zagęszczaniu poprzez wydzielenie części serwatki na separatorach lub z wykorzystaniem technik membranowych.

W wielu krajach praktykowana jest produkcja suszonego jogurtu lub jogurtu w proszku. Głównym celem produkcji suszonego jogurtu jest wydłużenie okresu przydatności do spożycia oraz ułatwienie obsługi i transportu. Suszony jogurt może być wytwarzany przez suszenie rozpyłowe, suszenie sublimacyjne lub suszenie mikrofalowe.