EPS-культуры: как получить густой йогурт без увеличения количества стабилизаторов

Густоту йогурта обычно регулируют сразу несколькими способами: увеличивают содержание белка и сухих веществ, используют стабилизирующие системы, меняют режим тепловой обработки или подбирают закваску с определенными реологическими свойствами.

Один из инструментов — EPS-продуцирующие заквасочные культуры. Некоторые штаммы молочнокислых бактерий во время ферментации образуют экзополисахариды, которые способны повышать вязкость, улучшать кремообразность и влагоудерживающую способность йогурта.

Это позволяет в определенных рецептурах уменьшать количество внешних загустителей и стабилизаторов, а иногда получать требуемую структуру вообще без них.

Однако EPS-культура не является универсальной заменой крахмалу, пектину или другим гидроколлоидам. Ее эффект зависит от конкретного штамма, количества и структуры образуемых полисахаридов, белкового состава смеси, тепловой обработки и технологии производства.

Что такое EPS в заквасках

EPS — это экзополисахариды, высокомолекулярные углеводные соединения, которые некоторые молочнокислые бактерии синтезируют в процессе роста.

В производстве йогурта EPS могут образовывать отдельные штаммы:

• Streptococcus thermophilus;
• Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus;
• некоторых других молочнокислых бактерий, используемых как дополнительные культуры.

Полисахариды образуются непосредственно внутри продукта во время сквашивания, поэтому их часто рассматривают как загустители, образующиеся прямо в продукте.

В отличие от обычного стабилизатора, который добавляют в смесь как отдельный ингредиент, EPS являются продуктом метаболизма самой заквасочной микрофлоры.

Как EPS делают йогурт более густым

После подкисления молока казеиновые мицеллы объединяются в трехмерную белковую сеть. Внутри этой структуры удерживается водная фаза продукта.

Экзополисахариды способны взаимодействовать с этой системой несколькими способами.

Они могут:

• увеличивать вязкость водной фазы;
• влиять на пространственную организацию белковой сетки;
• удерживать воду;
• уменьшать подвижность сывороточной фазы;
• изменять характер разрушения геля при перемешивании.

Результатом может стать более плотная и кремообразная консистенция с меньшей склонностью к отделению сыворотки.

При этом механизм сильно зависит от самого EPS. Значение имеют его молекулярная масса, степень разветвления, заряд, жесткость молекулы и характер взаимодействия с белками молока. Поэтому одинаковое количество полисахарида, образованного разными штаммами, не обязательно дает одинаковую текстуру.

EPS-культура и обычный стабилизатор — это не одно и то же

Хотя технологический результат иногда похож, механизм работы различается.

Пектин, модифицированный крахмал, желатин и другие гидроколлоиды вносятся в продукт в заранее установленной дозировке и формируют структуру в зависимости от своих физико-химических свойств.

EPS образуются постепенно непосредственно во время ферментации.

Их количество и функциональные свойства зависят от:

• штаммового состава культуры;
• температуры;
• состава молочной смеси;
• продолжительности ферментации;
• pH;
• доступности питательных веществ.

Поэтому нельзя считать, что определенная EPS-культура эквивалентна, например, конкретному проценту крахмала.

Корректнее рассматривать ее как отдельный инструмент управления реологией продукта.

Можно ли полностью отказаться от стабилизаторов

В некоторых рецептурах это возможно.

Исследования и промышленная практика показывают, что EPS-продуцирующие культуры могут повышать вязкость, улучшать влагоудержание и снижать синерезис, благодаря чему уменьшается потребность во внешних гидроколлоидах. Особенно заметен эффект в нежирных и низкожирных кисломолочных продуктах, где снижение жира обычно приводит к потере ощущения плотности и сливочности.

Но убрать стабилизаторы с помощью EPS-культуры удается не всегда.

Возможность полного отказа зависит от:

• массовой доли белка;
• содержания сухих веществ;
• жирности;
• типа продукта;
• требуемой вязкости;
• наличия фруктового наполнителя;
• механической обработки;
• срока годности;
• свойств конкретной EPS-культуры.

Если белковая основа изначально слабая, одной закваской невозможно компенсировать все недостатки рецептуры.

Правильная постановка задачи обычно звучит так: какую структуру можно получить за счет культуры и насколько после этого можно уменьшить стабилизирующую систему без потери качества продукта.

Почему количество EPS не главный показатель

Количество образуемого полисахарида само по себе не определяет густоту йогурта.

На реологию влияют не только количество EPS, но и:

• длина молекулярных цепей;
• молекулярная масса;
• степень разветвления;
• заряд;
• способность взаимодействовать с белковой матрицей;
• локализация EPS относительно клетки.

Например, тягучие (ropy) культуры образуют полисахариды, способные формировать выраженную тягучую консистенцию.

Для одного продукта это может восприниматься как высокая кремообразность, а для другого — как нежелательная слизистость.

Поэтому задача технолога — подобрать нужный тип структуры.

EPS и вязкость: почему результат нужно измерять после производства

Особенно важно это для резервуарного йогурта.

Непосредственно после ферментации практически любая хорошо сформированная белковая система может выглядеть достаточно плотной. Затем сгусток подвергается перемешиванию, проходит через насосы, трубопроводы, охлаждающее и фасовочное оборудование.

Структура частично разрушается.

Поэтому две культуры, показывающие близкую исходную вязкость, после промышленной линии способны дать совершенно разные результаты.

При подборе EPS-культуры для резервуарного продукта необходимо оценивать вязкость:

1. после ферментации;
2. после стандартизированного перемешивания;
3. после охлаждения;
4. после фасовки;
5. после восстановления структуры при холодильном хранении.

Наиболее важен последний показатель — именно такой продукт получает потребитель.

EPS и синерезис

Одно из главных преимуществ правильно подобранных EPS-продуцирующих культур — улучшение влагоудерживающей способности.

Полисахариды способны удерживать часть воды и изменять микроструктуру йогуртового геля. В результате свободной сыворотке сложнее отделиться от основной структуры продукта.

Обзоры исследований показывают, что EPS-продуцирующие закваски во многих случаях позволяют снизить синерезис и увеличить водоудерживающую способность йогурта.

Но и здесь действует важное ограничение: EPS не устраняют причины любого синерезиса.

Если продукт выделяет сыворотку из-за недостаточного содержания белка, неправильно подобранной тепловой обработки или чрезмерного механического разрушения сгустка, даже хорошая EPS-культура может лишь частично компенсировать проблему.

Белок остается основой структуры

Основной каркас йогуртового геля формируют молочные белки.

Поэтому успешное применение EPS-культуры начинается с правильно подготовленной белковой системы.

Для густого продукта имеют значение:

• количество белка;
• соотношение казеиновых и сывороточных белков;
• общая концентрация сухих веществ;
• степень денатурации сывороточных белков.

Если производитель стремится уменьшить количество стабилизаторов, сначала необходимо определить, позволяет ли сама молочная основа сформировать достаточно устойчивый гель.

EPS должны усиливать подходящую белковую систему, а не заменять ее.

Почему особенно важна тепловая обработка

При производстве йогурта нагрев смеси нужен не только для микробиологической безопасности.

Интенсивная тепловая обработка приводит к денатурации сывороточных белков, прежде всего β-лактоглобулина, который затем взаимодействует с казеиновой системой.

В результате при последующем подкислении формируется более развитая и способная удерживать влагу структура.

Для йогуртовых смесей широко используются режимы порядка 85 °C в течение 30 минут или около 90–95 °C в течение нескольких минут. Оптимальный режим определяется конкретным оборудованием и рецептурой. Обзор исследований показывает, что корректная тепловая обработка наряду с выбором культуры существенно влияет на синерезис и структуру продукта.

Если тепловая подготовка смеси недостаточна, попытка увеличить вязкость только за счет EPS будет менее эффективна.

Как жирность влияет на пользу EPS-культур

В полножирном продукте жир сам участвует в формировании ощущения плотности, сливочности и наполненности вкуса.

При снижении массовой доли жира часть этих сенсорных свойств теряется.

Поэтому EPS-продуцирующие культуры особенно интересны для:

• низкожирного йогурта;
• обезжиренного йогурта;
• продуктов с уменьшенной калорийностью;
• рецептур, где требуется сохранить кремообразность при уменьшении жировой составляющей.

EPS не являются химическим заменителем жира, но создаваемая ими реология может частично компенсировать потерю плотности и кремообразности.

Чем отличаются требования для густого и питьевого йогурта

Для густого ложкового йогурта обычно нужен выраженный структурообразующий эффект:

• высокая вязкость;
• кремообразность;
• хорошее удержание воды;
• низкая склонность к синерезису;
• устойчивость после перемешивания.

Для питьевого йогурта чрезмерно активная EPS-культура может оказаться неудобной.

Слишком высокая тягучесть ухудшает:

• текучесть;
• розлив;
• восприятие продукта во рту;
• смешивание с наполнителями.

Поэтому для питьевого варианта тоже могут использоваться EPS-продуцирующие штаммы, но реологический профиль должен быть значительно мягче.

Термостатный и резервуарный продукт требуют разных свойств EPS

В термостатном йогурте гель формируется непосредственно в упаковке.

Здесь приоритетны:

• устойчивость ненарушенного сгустка;
• хорошее удержание сыворотки;
• плотная однородная структура.

В резервуарном йогурте сформированный гель обязательно разрушается.

Поэтому важнее способность культуры дать структуру, которая после перемешивания остается достаточно вязкой и частично восстанавливается при хранении.

То есть культура с впечатляющим плотным термостатным сгустком не обязательно будет лучшим решением для резервуарной линии.

Может ли EPS-культура сделать продукт слишком густым

Избыточная EPS-активность или неподходящий тип полисахарида могут привести к:

• тягучести;
• слизистой консистенции;
• чрезмерной вязкости;
• плохой текучести;
• непривычному ощущению продукта во рту.

Поэтому попытка одновременно использовать сильную EPS-культуру, высокое содержание белка и прежнюю дозировку стабилизирующей системы может дать переуплотненный продукт.

Если EPS-закваска вводится именно для оптимизации рецептуры, стабилизирующую систему необходимо пересматривать вместе с ней.

Как проводить испытание EPS-культуры

Главная ошибка — заменить культуру и сразу убрать весь стабилизатор.

Рациональнее проводить испытание ступенчато.

Сначала необходимо получить контрольный продукт по действующей рецептуре.

Затем приготовить продукт с EPS-культурой при прежнем составе смеси и оценить, насколько сама культура изменила:

• вязкость;
• текстуру;
• синерезис;
• органолептику.

После этого можно последовательно уменьшать дозировку стабилизирующей системы и сравнивать результаты.

Например:

контрольная культура + 100% стабилизатора → EPS-культура + 100% → EPS-культура + 75% → EPS-культура + 50% → EPS-культура без стабилизатора.

Конкретные ступени предприятие определяет в зависимости от рецептуры.

Так становится понятно, какую часть текстурообразующей функции действительно берет на себя культура.

Если одновременно заменить закваску, уменьшить стабилизатор, увеличить белок и изменить тепловую обработку, определить причину результата будет невозможно.

Что измерять во время испытаний

Одной сенсорной оценки «стало гуще» недостаточно.

Желательно контролировать:

Время ферментации. EPS-культура должна сохранять приемлемую производительность процесса.

Кривую pH. Изменение штаммового состава не должно создавать неконтролируемое кислотообразование.

Вязкость. Измерение проводится в стандартизированных условиях.

Синерезис или влагоудерживающую способность. Особенно важно при снижении стабилизатора.

Консистенцию после механической обработки. Обязательный параметр для резервуарной технологии.

Органолептику. Тягучесть и чрезмерная плотность могут быть нежелательны даже при хороших инструментальных показателях.

Постокисление. Новый штаммовый состав не должен обеспечивать хорошую текстуру ценой чрезмерного роста кислотности.

Стабильность при хранении. Финальное решение принимают после испытаний в течение всего срока годности.

Когда EPS особенно полезны

Наибольший практический интерес такие культуры представляют, когда производителю необходимо:

• уменьшить количество стабилизаторов;
• получить более короткий состав;
• повысить вязкость без дополнительного увеличения сухих веществ;
• снизить синерезис;
• повысить кремообразность низкожирного продукта;
• улучшить структуру после перемешивания;
• создать продукт с более естественным восприятием текстуры.

Исследования подтверждают возможность применения EPS-продуцирующих культур как альтернативного или дополнительного инструмента к гидроколлоидам и сухим молочным ингредиентам. Но результат всегда зависит от конкретной рецептуры и штамма.

EPS-культуры Golden Line^®

Для ГК «СОЮЗСНАБ» получение плотной структуры за счет свойств самой заквасочной микрофлоры является одним из направлений разработки культур Golden Line^®.

Компания указывает среди возможностей линейки получение густой структуры без дополнительного применения загустителей и предлагает специализированные культуры для густых, резервуарных, термостатных, питьевых, низкожирных и других видов йогурта.

Принцип уже используется и в других культурах Golden Line^®: например, в закваске Golden Time^® SC 30.66 штамм Streptococcus thermophilus продуцирует экзополисахариды, которым производитель отводит функцию естественного структурообразования и повышения тиксотропности сгустка.

Для йогуртов задача решается так же: подбором штаммовой композиции под конкретные требования к вязкости, синерезису, механической устойчивости и органолептике.

Правильно подобранная EPS-культура позволяет перенести часть работы по формированию текстуры со стабилизирующей системы на сам процесс ферментации. Но максимальный эффект достигается только тогда, когда культура рассматривается вместе со всей технологией:

белковый состав смеси → тепловая обработка → гомогенизация → EPS-культура → режим ферментации → механическая обработка → охлаждение → хранение.

Именно такой подход позволяет получить густой и стабильный йогурт и одновременно проверить, насколько реально сократить количество добавленных стабилизаторов без ухудшения качества готового продукта.