Синерезис йогурта: почему отделяется сыворотка и как на это влияет закваска
Синерезис йогурта: почему отделяется сыворотка и как на это влияет закваска
Слой свободной сыворотки на поверхности йогурта — один из наиболее заметных дефектов структуры. Продукт может соответствовать требованиям по составу и кислотности, но покупатель воспринимает отделившуюся жидкость как признак нестабильности или низкого качества.
Такое явление называют синерезисом. Оно возникает, когда сформированная в процессе ферментации белковая сетка не способна удержать всю водную фазу продукта либо начинает выделять ее вследствие перестройки или повреждения структуры.
Закваска существенно влияет на вероятность синерезиса, но не является единственной причиной. Устойчивость йогурта определяется сразу несколькими группами факторов: составом молочной смеси, режимом тепловой обработки и гомогенизации, кинетикой подкисления, свойствами штаммов, конечным pH, механической нагрузкой, охлаждением и условиями хранения.
Что такое синерезис в йогурте
В готовом йогурте вода не исчезает и не превращается полностью в часть белковой структуры. Она удерживается внутри трехмерной сетки, сформированной преимущественно белками молока.
Во время ферментации заквасочные микроорганизмы образуют молочную кислоту. По мере снижения pH уменьшается отрицательный заряд казеиновых мицелл, изменяется их взаимодействие с минеральной фазой молока, и в районе изоэлектрической точки казеина формируется пространственный кислотный гель.
В его порах удерживается водная фаза.
Если структура достаточно прочная и способна удерживать влагу, продукт остается однородным. Если же белковая сетка сокращается, перестраивается или повреждается, часть жидкости выходит из нее и становится видимой на поверхности или внутри упаковки.
Именно этот процесс называют синерезисом.
При этом небольшое количество свободной сыворотки не обязательно говорит о микробиологической порче продукта. Синерезис прежде всего является физико-химическим дефектом структуры. Но его появление требует анализа технологии, поскольку выраженное отделение сыворотки может указывать на неправильно подобранную рецептуру, культуру или режим производства.
Почему йогурт начинает выделять сыворотку
Причина практически никогда не бывает одна. Чаще наблюдается сочетание нескольких факторов.
Недостаточно прочная белковая сетка
Если в смеси недостаточно белка и сухих веществ или белковая система была неправильно подготовлена к ферментации, сгусток способен получиться слабым.
Такая структура хуже удерживает водную фазу и легче разрушается при транспортировке и хранении.
При этом простое увеличение сухих веществ тоже не является универсальным решением. Меняется реология продукта, а при неправильном выборе белкового ингредиента или его дозировки можно получить избыточную плотность, крупитчатость или другие дефекты.
Неподходящая тепловая обработка
Для производства йогурта тепловая обработка выполняет не только функцию обеспечения микробиологической безопасности.
При достаточно интенсивном нагревании денатурируются сывороточные белки, прежде всего β-лактоглобулин. Денатурированные сывороточные белки взаимодействуют с κ-казеином и участвуют в создании более устойчивой белковой сети.
В промышленной практике для йогуртовой смеси типовым ориентиром является обработка порядка 90–95 °C с выдержкой около 5 минут, хотя фактический режим должен подбираться под рецептуру и оборудование. Такая обработка способствует увеличению вязкости и снижению риска отделения сыворотки.
Если тепловой режим недостаточен для требуемого изменения белковой системы, одной заменой закваски проблему можно не решить.
Нарушение режима гомогенизации
Гомогенизация уменьшает размер жировых шариков и меняет их распределение в белковой матрице. Правильно настроенный процесс помогает получить более однородную и устойчивую структуру.
Результат зависит от температуры, давления, числа ступеней гомогенизации, жирности и общего состава смеси.
Поэтому параметры, успешно работающие для одного йогурта, нельзя автоматически переносить на продукт с другой массовой долей жира, белка или стабилизирующей системой.
Как закваска влияет на синерезис
Закваска управляет процессом формирования кислотного геля и поэтому непосредственно влияет на способность продукта удерживать сыворотку.
Особенно важны четыре характеристики культуры:
- кинетика кислотообразования;
- способность штаммов продуцировать экзополисахариды;
- протеолитическая активность;
- постокисление во время хранения.
Скорость подкисления и формирование геля
Для хорошей структуры важен не только конечный pH, но и траектория его достижения.
Две закваски могут довести продукт до одной и той же конечной точки, но сформировать различную микроструктуру. Это связано с разной скоростью образования кислоты, температурой гелеобразования и особенностями взаимодействия штаммов.
Поэтому при выборе культуры технологу желательно сравнивать не только время сквашивания, но всю кривую pH.
Максимально быстрая закваска не обязательно дает наиболее устойчивый гель.
Экзополисахариды и удержание влаги
Некоторые штаммы Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus способны синтезировать экзополисахариды — EPS.
Они образуются непосредственно в продукте в процессе ферментации и могут влиять на взаимодействие белков и водной фазы.
EPS-продуцирующие культуры способны:
- увеличивать влагоудерживающую способность;
- повышать вязкость;
- делать структуру более кремообразной;
- уменьшать выраженность отделения сыворотки;
- улучшать устойчивость продукта после механической обработки.
Исследования показывают, что йогурты на EPS-продуцирующих культурах часто имеют более высокую способность удерживать воду и меньший синерезис. При этом эффект определяется не просто количеством EPS: большое значение имеют строение полисахарида, его молекулярные характеристики и взаимодействие с белковой сеткой.
Поэтому обозначение «EPS+» еще не означает, что культура автоматически будет оптимальной для любого йогурта.
Один штамм способен сформировать кремообразную структуру, другой — выраженную тягучесть. Для питьевого, резервуарного и термостатного продукта требования будут разными.
Почему высокая вязкость не гарантирует отсутствие синерезиса
Вязкость и способность удерживать сыворотку связаны, но это не один и тот же показатель.
Йогурт может быть очень вязким и при этом иметь неидеальную микроструктуру. И наоборот, культура может не давать экстремально высокой вязкости, но обеспечивать хорошую стабильность водной фазы.
Особенно важно различать эти показатели при выборе закваски.
Для технолога желательно отдельно оценивать:
- вязкость;
- прочность или плотность геля;
- влагоудерживающую способность;
- количество отделившейся сыворотки;
- состояние продукта после механической обработки;
- изменение этих параметров при хранении.
Если ориентироваться только на показания вискозиметра, можно пропустить проблему, которая проявится уже в упаковке.
Как постокисление связано с отделением сыворотки
После окончания ферментации и охлаждения жизнеспособные бактерии остаются в продукте. Некоторые штаммы продолжают медленно продуцировать кислоту при холодильном хранении.
В результате pH постепенно снижается.
Изменение кислотности может сопровождаться дальнейшей перестройкой белковой сетки и изменением ее влагоудерживающей способности. Поэтому выраженное постокисление способно стать одним из факторов усиления синерезиса в течение срока годности.
Но снижение pH не обязательно приводит к отделению сыворотки.
Результат зависит от структуры геля, содержания белка, свойств культуры, механической обработки и рецептуры в целом.
Поэтому при испытании новой закваски нужно одновременно контролировать динамику pH и синерезис на всем сроке хранения, а не только в день выработки.
Как влияет протеолитическая активность культуры
Молочнокислые бактерии обладают различной способностью расщеплять молочные белки.
Умеренный протеолиз необходим для нормального развития йогуртовой микрофлоры: в частности, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus высвобождает пептиды и аминокислоты, которые стимулируют развитие Streptococcus thermophilus.
Но чрезмерная протеолитическая активность отдельных штаммов при хранении может влиять на состояние белковой матрицы.
Поэтому при разработке культуры учитывается не только скорость кислотообразования, но и весь набор метаболических характеристик штаммов. Обзоры факторов синерезиса также отмечают влияние типа стартовой культуры и ее протеолитической активности на влагоудерживающие свойства йогурта.
Термостатный йогурт особенно чувствителен к синерезису
При термостатном способе сгусток формируется непосредственно в потребительской упаковке.
Исправить его перемешиванием уже нельзя, поэтому даже небольшое количество свободной сыворотки хорошо видно потребителю.
Особенно опасны механические воздействия после начала гелеобразования:
- перемещение упаковки;
- вибрация;
- удары;
- транспортировка до завершения формирования структуры.
Любое нарушение еще слабого геля может создать участки, из которых впоследствии выделяется сыворотка.
Поэтому для термостатного йогурта культура должна обеспечивать стабильный ненарушенный сгусток, но не менее важна организация самой ферментации и охлаждения.
Почему сыворотка появляется в резервуарном йогурте
В резервуарной технологии гель после ферментации намеренно разрушают.
Йогурт проходит через мешалку, трубопроводы, насосы, охлаждающее оборудование и фасовочную машину.
Йогуртовый гель обладает тиксотропными свойствами: при механическом воздействии его структура разрушается и вязкость снижается. При дальнейшем хранении часть структуры способна восстанавливаться.
Если механическая нагрузка слишком высокая, восстановление оказывается недостаточным, и возрастает вероятность получения жидкого продукта с отделением сыворотки. Tetra Pak прямо относит чрезмерную механическую обработку после ферментации к причинам потери вязкости и повышения риска синерезиса.
Поэтому культура, отлично работающая в лабораторном стакане, может показать значительно худший результат после промышленного насоса.
Закваску для резервуарной технологии необходимо испытывать в условиях, максимально близких к реальной линии.
Почему снижение синерезиса нельзя решать только стабилизатором
Пектин, крахмалы и другие гидроколлоиды способны существенно улучшать устойчивость продукта и связывание воды.
Но если причиной отделения сыворотки являются неправильный pH, недостаточная тепловая обработка или чрезмерное разрушение сгустка, увеличение дозировки стабилизатора будет скорее маскировать проблему, чем устранять ее источник.
Кроме того, для части производителей важен короткий состав продукта.
В таких случаях особенно востребованы штаммы с выраженной EPS-активностью, позволяющие управлять текстурой за счет самой заквасочной культуры.
Однако рассматривать EPS как полный функциональный аналог любого стабилизатора также неправильно. Механизмы формирования структуры различаются, поэтому возможность уменьшения или исключения стабилизирующей системы должна подтверждаться опытными выработками.
Как определить причину синерезиса на производстве
Если отделение сыворотки уже возникло, хаотично менять одновременно культуру, стабилизатор, белок и технологию не стоит.
Правильнее разбирать процесс последовательно.
Сыворотка появляется сразу после производства
Следует проверить:
- состав и сухие вещества смеси;
- тепловую обработку;
- гомогенизацию;
- конечный pH;
- структуру сгустка;
- режим охлаждения.
Сыворотка возникает после перемешивания или фасовки
В первую очередь оценивают механическую нагрузку:
- скорость мешалки;
- длительность перемешивания;
- тип и режим работы насоса;
- диаметр трубопровода;
- перепады давления;
- работу клапанов и теплообменников;
- режим фасовочного оборудования.
Параллельно можно сравнивать культуры по способности сохранять структуру после одинакового сдвигового воздействия.
Синерезис усиливается во время хранения
Необходимо построить динамику:
pH → вязкость → количество свободной сыворотки → температура хранения.
Если одновременно с отделением сыворотки заметно снижается pH, одним из факторов может быть выраженное постокисление.
Если pH остается относительно стабильным, причина вероятнее находится в исходной структуре, механическом повреждении или недостаточной влагоудерживающей способности системы.
Как правильно сравнивать закваски по склонности к синерезису
Сравнение имеет смысл только при одинаковых условиях.
Для испытания нескольких культур желательно использовать:
- одну партию молочного сырья;
- одинаковую нормализацию;
- одинаковую тепловую обработку;
- одинаковую гомогенизацию;
- одинаковый объем образцов;
- рекомендованную дозировку каждой культуры;
- контролируемую температуру сквашивания;
- одинаковую конечную технологическую точку;
- стандартизированное перемешивание;
- одинаковое охлаждение и хранение.
После этого оценивают не только свежий продукт.
Контрольные измерения проводят в течение заявленного срока годности: pH, вязкость, органолептику и количество отделившейся сыворотки.
Именно такой тест позволяет понять, действительно ли одна штаммовая композиция стабильнее другой.
Какую закваску выбирать для снижения синерезиса
Универсальной «антисинерезисной» культуры не существует.
При подборе необходимо учитывать всю технологию продукта.
Для густого резервуарного йогурта может быть важна культура с выраженной EPS-активностью и хорошим сохранением структуры после перемешивания.
Для питьевого продукта чрезмерная тягучесть будет нежелательной, поэтому нужен другой реологический профиль.
Для термостатного йогурта приоритетом становится стабильность ненарушенного геля и хорошее удержание сыворотки непосредственно в упаковке.
Дополнительно оценивают:
- время ферментации;
- кинетику pH;
- постокисление;
- вкус и аромат;
- устойчивость к механическому воздействию;
- работу культуры на конкретном сырье.
ГК «СОЮЗСНАБ» позиционирует линейку заквасочных культур Golden Line® как набор решений для термостатных, резервуарных, густых и питьевых йогуртов с возможностью подбора культур под заданную структуру продукта; среди заявленных технологических задач — снижение синерезиса и сохранение структуры после фасовки и хранения. В ассортименте компании представлено несколько специализированных культур для производства йогурта.
Главный практический вывод для технолога: отделение сыворотки нельзя диагностировать только по закваске. Синерезис возникает на стыке свойств культуры, белковой системы и технологического процесса.
Поэтому устойчивый результат получают настройкой всей системы: сырье → тепловая обработка → гомогенизация → штаммовая композиция → кинетика ферментации → конечный pH → механическая обработка → охлаждение → хранение.
