Постокисление йогурта при хранении: почему растет кислотность и как это контролировать
Ферментация йогурта не заканчивается мгновенно в тот момент, когда продукт достиг целевого pH. После охлаждения активность заквасочной микрофлоры резко снижается, однако часть клеток сохраняет способность к метаболизму и продолжает образовывать органические кислоты уже при холодильном хранении.
Постепенное снижение pH после завершения основной ферментации называют постокислением, или постацидификацией.
Умеренное изменение кислотности в процессе хранения естественно для живого кисломолочного продукта. Проблемой оно становится тогда, когда йогурт к середине или концу срока годности заметно отличается от продукта сразу после производства: становится слишком кислым, меняет консистенцию, интенсивнее отделяет сыворотку или перестает соответствовать заданному органолептическому профилю.
Контроль постокисления закладывается еще при выборе штаммов закваски и продолжается на этапах ферментации, охлаждения и хранения.
Что происходит с йогуртом после окончания ферментации
Классическая закваска для йогурта содержит Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus.
Во время сквашивания бактерии потребляют лактозу и образуют молочную кислоту. По мере накопления кислоты pH снижается, формируется казеиновый гель и появляется характерный вкус йогурта.
Когда технологическая точка достигнута, продукт охлаждают. Снижение температуры существенно замедляет размножение и метаболизм бактерий, но не обязательно полностью его прекращает.
Жизнеспособные клетки остаются в продукте. Некоторые штаммы способны поддерживать остаточную метаболическую активность даже при холодильной температуре, поэтому количество кислоты постепенно увеличивается, а pH снижается. Именно этот процесс и является постокислением.
Почему охлаждение не останавливает закваску мгновенно
Молочнокислые бактерии являются живыми микроорганизмами. Охлаждение значительно снижает интенсивность их метаболизма, но не останавливает его полностью.
Особенно важен период непосредственно после окончания сквашивания. Пока весь объем продукта не охладился до температуры хранения, культура еще некоторое время находится в условиях, позволяющих достаточно активно продуцировать кислоту.
Поэтому два йогурта, остановленные при одинаковом pH, могут прийти на склад уже с разной кислотностью, если один был охлажден значительно быстрее другого.
На промышленной линии необходимо учитывать:
- объем ферментационной емкости;
- эффективность теплообменника;
- скорость перемешивания;
- температуру продукта при выходе из охлаждения;
- время между окончанием ферментации и фактическим охлаждением всего объема;
- температуру продукта при фасовке.
Для термостатного йогурта вопрос еще сложнее: охлаждать необходимо продукт непосредственно в упаковке, а скорость отвода тепла зависит в том числе от размера тары, загрузки холодильной камеры и организации воздушных потоков.
Какая бактерия сильнее влияет на постокисление
Постокисление традиционного йогурта часто связывают прежде всего с Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus.
Болгарская палочка хорошо адаптирована к кислой среде и обладает выраженной протеолитической активностью. У ряда штаммов сохраняется способность продолжать образование кислоты во время холодильного хранения. Исследования показывают значительный вклад L. bulgaricus в снижение pH после завершения основной ферментации.
Но считать, что Streptococcus thermophilus после охлаждения полностью перестает влиять на кислотность, неправильно.
Способность к постокислению является штаммоспецифичной. Современные исследования показывают выраженные различия между штаммами S. thermophilus: при практически одинаковой скорости основной ферментации одни культуры почти прекращают кислотообразование после охлаждения, а другие продолжают заметно снижать pH при хранении.
Поэтому для технолога важен не просто видовой состав «S. thermophilus + L. bulgaricus», а характеристики конкретной штаммовой композиции.
Почему одинаковые закваски по составу ведут себя по-разному
На спецификациях двух культур может быть указано одинаково:
- Streptococcus thermophilus;
- Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus.
При этом динамика pH во время хранения будет различаться.
Причина заключается в свойствах штаммов:
- способности переносить низкий pH;
- интенсивности метаболизма при пониженной температуре;
- протеолитической активности;
- скорости утилизации лактозы;
- устойчивости к кислотному стрессу;
- характере взаимодействия штаммов друг с другом.
Экспериментальные данные показывают, что разные комбинации S. thermophilus и L. bulgaricus способны давать существенно разную динамику pH в течение 21–28 суток холодильного хранения.
Поэтому оценивать риск постокисления только по видовому составу культуры нельзя.
От чего зависит интенсивность постокисления
Штаммовый состав закваски
Если продукт должен сохранять мягкий вкус на протяжении длительного срока годности, предпочтительны культуры с контролируемой остаточной кислотообразующей активностью.
Для продукта с выраженным классическим кислым профилем допустим другой баланс.
Именно поэтому одна и та же культура не обязательно оптимальна для йогурта с 7-дневным и 30-дневным сроком хранения.
pH окончания ферментации
Чем дальше культура успела подкислить продукт до начала охлаждения, тем меньше остается технологического запаса до появления чрезмерной кислотности.
При этом нельзя просто завершать процесс при произвольно высоком pH. Недостаточная ферментация может изменить структуру, вкус и стабильность йогурта.
Определяется технологическая точка, при которой с учетом дальнейшего охлаждения продукт достигает требуемых характеристик.
То есть технологу важен не только pH в момент команды на охлаждение, но и pH после фактического охлаждения продукта.
Скорость охлаждения
После достижения конечной точки ферментацию необходимо затормозить достаточно быстро.
Если йогурт долго остается теплым, активное кислотообразование продолжается. Особенно заметно это при больших объемах продукта и недостаточной эффективности охлаждения.
Поэтому рост кислотности в первые часы после сквашивания иногда ошибочно называют исключительно проблемой закваски, хотя причиной может быть слишком медленное охлаждение.
Температура хранения
Чем выше температура продукта, тем выше потенциальная метаболическая активность культуры.
Нарушение холодовой цепи при транспортировке, хранении на распределительном складе или выкладке в торговой точке способно ускорять постокисление.
Исследования йогуртов при нарушении холодовой цепи показывают заметное изменение кислотности при повышении температуры хранения по сравнению со стабильным холодильным режимом.
Поэтому невозможно добиться стабильного pH только подбором закваски, если после производства продукт регулярно испытывает температурные колебания.
Состав молочной смеси
На динамику pH влияет не только количество произведенной кислоты.
Молочная смесь обладает буферной емкостью. Белки, минеральные вещества и другие компоненты способны связывать часть образующихся ионов водорода.
Поэтому изменение рецептуры — например, увеличение содержания белка или сухих веществ — может изменить зависимость между количеством образованной молочной кислоты и фактическим значением pH.
Это одна из причин, почему показатели, полученные на одной рецептуре, нельзя автоматически переносить на другую.
pH и титруемая кислотность — не одно и то же
При контроле постокисления полезно различать два показателя.
pH характеризует активную кислотность среды и особенно важен для оценки состояния белкового геля и условий жизнедеятельности микроорганизмов.
Титруемая кислотность отражает общее количество кислотных компонентов, вступающих в реакцию при титровании, с учетом буферных свойств продукта.
Поэтому изменение этих двух показателей не обязательно происходит строго пропорционально.
Для контроля культуры особенно информативна динамика pH, но при разработке и оценке продукта технологически оправдано отслеживать оба показателя в соответствии с принятой на предприятии схемой контроля.
Чем чрезмерное постокисление опасно для продукта
Слишком кислый вкус
Это наиболее очевидное последствие.
Йогурт, который в день производства имеет мягкий сбалансированный профиль, к концу хранения может стать заметно кислее.
Для потребителя это выглядит как нестабильность продукта, даже если он остается микробиологически безопасным.
Изменение структуры
Продолжение снижения pH влияет на состояние белковой матрицы.
В зависимости от рецептуры и технологии может изменяться плотность, вязкость и характер сгустка.
Синерезис
При неблагоприятном сочетании факторов изменение кислотности способно усиливать нестабильность белковой сети и отделение сыворотки.
При этом синерезис нельзя объяснять одним постокислением: на него также влияют закваска, содержание белка, тепловая обработка, гомогенизация, механическое воздействие и стабилизирующая система.
Сокращение сенсорного срока годности
Формально продукт может сохранять установленные показатели безопасности, но уже не соответствовать целевому вкусу и консистенции.
Поэтому реальный срок годности определяется не только микробиологической стабильностью, но и тем, насколько долго сохраняются требуемые органолептические характеристики.
Как контролировать постокисление йогурта
Полностью исключить метаболизм живой заквасочной микрофлоры во время хранения обычно невозможно и не требуется. Практическая задача — сделать изменение кислотности прогнозируемым и удержать его в заданном диапазоне.
1. Подобрать культуру с низким постокислением
Это наиболее системное решение.
При длительном сроке годности необходимо оценивать закваску не только по времени ферментации и вязкости, но и по кривой pH при хранении.
Две культуры могут достигать pH 4,6 за одинаковое время, однако через несколько недель одна сохранит близкие показатели, а другая даст значительно более кислый продукт.
Именно поэтому культура должна тестироваться на полном планируемом сроке хранения.
2. Определить правильную точку окончания ферментации
Недостаточно задать правило «охлаждать при pH 4,6» без учета конкретной линии.
После начала охлаждения кислотность еще некоторое время продолжает изменяться.
Если технолог знает, что pH продукта до полного охлаждения стабильно снижается на определенную величину, точка запуска охлаждения должна учитывать эту инерцию.
Она устанавливается экспериментально для конкретной культуры, рецептуры и оборудования.
3. Максимально быстро пройти температурную зону активного сквашивания
Главная задача охлаждения — как можно быстрее вывести культуру из оптимального температурного диапазона.
При этом режим должен учитывать структуру продукта. Слишком интенсивное перемешивание резервуарного йогурта способно снизить вязкость, поэтому скорость охлаждения нельзя увеличивать без учета реологии.
4. Поддерживать холодовую цепь
После производства стабильная температура необходима на всем пути продукта:
охлаждение → склад → транспорт → распределительный центр → торговая точка.
Даже хорошо подобранная низкопостокисляющая культура не предназначена для компенсации систематических нарушений температуры хранения.
5. Не пытаться решить проблему простым снижением дозы закваски
На первый взгляд кажется логичным: меньше бактерий — меньше кислоты.
На практике снижение дозировки может удлинить лаг-фазу и ферментацию, изменить взаимодействие штаммов и сделать процесс менее воспроизводимым.
Дозировка должна соответствовать рекомендациям для конкретной культуры и отрабатываться технологически.
Если культура дает чрезмерное постокисление, более правильное решение — подобрать другой штаммовый профиль, а не произвольно уменьшать внесение.
Как правильно испытать культуру на постокисление
Оценка только в день производства практически ничего не говорит о поведении продукта через несколько недель.
Для сравнительного теста культур желательно использовать одну партию сырья и одинаковую рецептуру.
Для каждого варианта фиксируют:
- исходный pH смеси;
- температуру ферментации;
- дозировку культуры;
- кривую изменения pH;
- время достижения контрольных точек;
- pH начала охлаждения;
- pH после охлаждения;
- кислотность и pH в течение срока хранения;
- вкус и аромат;
- вязкость;
- синерезис.
Например, при заявленном сроке годности 30 суток можно построить контрольные точки на старте, затем в течение первой недели, в середине периода и ближе к его завершению.
Особенно полезно рассматривать не просто итоговый pH, а величину ΔpH — насколько показатель изменился относительно начала хранения.
Так становится видно, какая культура дает наиболее стабильный профиль.
Почему особенно важны первые дни хранения
Постокисление не обязательно идет с постоянной скоростью.
В исследованиях различных йогуртовых культур наиболее заметное снижение pH нередко происходило в первые 7–14 суток, после чего процесс значительно замедлялся. При других штаммовых комбинациях профиль мог отличаться.
Поэтому измерения только в первый и последний день срока годности дают неполную картину.
Несколько промежуточных точек позволяют понять характер процесса и отличить нормальную стабилизацию продукта от продолжающегося интенсивного кислотообразования.
Как решать проблему постокисления на производстве
Если кислотность готового йогурта растет быстрее заданного, менять сразу несколько параметров процесса не стоит.
Рациональная последовательность проверки:
- сравнить реальные температуры хранения с нормативным режимом;
- проверить скорость охлаждения после окончания сквашивания;
- построить фактическую кривую pH от внесения культуры до охлажденного продукта;
- проверить стабильность дозирования закваски;
- сравнить несколько производственных партий;
- оценить изменение pH на протяжении всего срока хранения;
- протестировать низкопостокисляющую штаммовую композицию при неизменной рецептуре.
Такой подход позволяет определить причину, а не маскировать ее корректировкой времени сквашивания.
Контроль постокисления начинается с выбора штаммов
Главный вывод для производства заключается в том, что выраженность постокисления зависит от выбранных штаммов, и чрезмерное постокисление можно предотвратить.
Способность продолжать кислотообразование после охлаждения сильно зависит от конкретных штаммов Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus и их сочетания.
Поэтому культура для продукта с длительным сроком хранения должна одновременно обеспечивать:
- необходимую скорость основной ферментации;
- требуемую структуру;
- заданный вкусоароматический профиль;
- контролируемое постокисление;
- стабильность характеристик до конца срока годности.
В линейке заквасочных культур Golden Line® ГК «СОЮЗСНАБ» решения для йогуртов подбираются в том числе по требуемому уровню pH, времени ферментации и поведению культуры при хранении. Производитель указывает возможность моделирования промышленных условий и построения кривых кислотности для подбора штаммовых композиций; для отдельных решений заявлен выраженный стоп-эффект после окончания ферментации.
Для технолога это означает, что проблему роста кислотности правильнее решать всей системой: штаммовая композиция → точка окончания ферментации → скорость охлаждения → холодовая цепь → контроль pH на протяжении срока годности.
Только такой подход позволяет сохранить запланированные вкус, кислотность и консистенцию йогурта до последнего дня реализации.
