Introduzione
Lo yogurt è un prodotto lattiero-caseario acidico ottenuto dopo la fermentazione del latte da parte di batteri lattici. Ne esistono due tipi principali: (1) lo yogurt a coagulo intero (set) è ottenuto direttamente dopo la fermentazione; (2) lo yogurt a coagulo rotto è ottenuto con ulteriori processi di post-fermentazione, in cui lo yogurt viene mescolato e ammorbidito. In Canada, il mercato dello yogurt è dominato dallo yogurt a coagulo rotto. La domanda dei consumatori di prodotti a basso contenuto di grassi è in aumento, ma gli yogurt a basso contenuto di grassi tendono a presentare gravi difetti organolettici, come la consistenza non cremosa. La cremosità dello yogurt è spesso legata a 4 variabili fisiche: viscosità, compattezza, sineresi (sensazione acquosa) e granularità. La sineresi si verifica quando il siero viene espulso dal gel. È controllata dalla dimensione dei pori del gel e interconnessioni nella rete. Durante lo stoccaggio, le interazioni nella rete di caseina evolvono, diminuendo il numero di pori e aumentando la loro dimensione, che facilita il movimento dell’acqua nel gel, portando alla sineresi . In un precedente lavoro, la risonanza magnetica nucleare a bassa frequenza (RMN) è stata utilizzata per studiare la sineresi mediante la caratterizzazione della mobilità dell’acqua in massa nel gel e la quantificazione della sineresi spontanea. Entrambi erano legati alla microstruttura dello yogurt, che a sua volta era controllata dalla formulazione dello yogurt e da processi di post-fermentazione come l’agitazione. La sineresi e i difetti di tessitura possono essere ridotti con diversi approcci, come la standardizzazione del latte, la lavorazione del latte (trattamento termico, omogeneizzazione), la selezione dell’avviamento, le impostazioni di fermentazione (tempo, temperatura), e le condizioni di lavorazione post-fermentazione. Ad esempio, gli stabilizzatori (come gelatina, gomme e amido) aggiunti durante la standardizzazione del latte possono aumentare efficacemente la viscosità dello yogurt e ridurre la sineresi. Tuttavia, la preoccupazione dei consumatori per gli additivi nei prodotti alimentari è in aumento e sono necessarie soluzioni alternative. Recenti ricerche hanno dimostrato che la viscosità o la fermezza possono essere migliorate, mentre la sineresi nello yogurt è diminuita aumentando i solidi totali o il contenuto proteico, o riducendo il rapporto tra caseina (CN) e proteine del siero di latte (WP) nello yogurt. Le proprietà dello yogurt sono state accuratamente studiate in interazione con il trattamento termico del latte. Tutte le ricerche condotte sui rapporti CN:WP concordano sul fatto che gli yogurt con rapporti CN:WP bassi (<2) avevano viscosità e compattezza maggiori e una sineresi inferiore, ma presentavano grandi aggregati proteici (diametro >100 µm), inducendo una percezione sgradevole indesiderata. In letteratura, finora , nessuno studio ha esaminato l’interazione tra il rapporto CN:WP e i processi di post-fermentazione (variazioni di temperatura, intensità di taglio) degli yogurt a coagulo rotto. Durante il processo di post-fermentazione, le fasi di agitazione e levigatura avvengono in un circuito continuo, dove il gel subisce diversi livelli di modifica della struttura attraverso tubi, pompa, dispositivi di raffreddamento e infine attraverso la bocchetta di levigatura. Questi trattamenti di trasformazione inducono cesoiatura meccanica che crea una nuova microstruttura per yogurt a coagulo rotto. Osservazioni microscopiche (scala tra 10 µm e 250 µm, a seconda dello studio) hanno rivelato una rete proteica altamente perturbata e riorganizzata con microframmenti intatti (microgrammi) dal gel impostato iniziale. I microgel possono essere definiti come aggregati proteici densi; le loro dimensioni e rigidità sono stati identificati come parametri importanti per comprendere la granularità percepita dello yogurt a coagulo rotto. Per questo tipo di yogurt è stata spesso menzionata una correlazione tra le dimensioni delle microgele e la sineresi, con alcune conclusioni contrastanti.
Pochi studi si sono focalizzati sull’influenza dei processi, come il passaggio attraverso tubi o il raffreddamento in uno scambiatore di calore a piastre, sulla microstruttura e sulle proprietà dello yogurt. L’evoluzione del comportamento fluido dello yogurt durante la lavorazione è stata studiata, ma le proprietà finali del prodotto non sono state caratterizzate in questi studi. Una ricerca ha utilizzato un’unità di scala tecnica (produzione 3-L), in cui è stato studiato l’effetto del trattamento ad alta o bassa pressione durante la levigatura (intensità di taglio). Questi autori hanno scoperto che l’aumento del trattamento di pressione da 1 a 4 bar durante il trattamento post-fermentazione ha ridotto la viscosità, l’elasticità e le dimensioni del gel mescolato, mentre la sineresi è stata aumentata. Un altro studio riguarda l’influenza della temperatura di levigatura con un’unità di scala tecnica (30 L) e ha dimostrato che la bassa temperatura di levigatura (10 C) ha ridotto la sineresi ma anche la viscosità e la consistenza. Tuttavia, la microstruttura dello yogurt non è stata studiata. In alcuni lavori gli effetti della temperatura di levigatura in un reometro a temperatura controllata a scala di laboratorio (<40 mL) erano legati a strutture in gel e sineresi in yogurt agitati. Temperature di levigatura più elevate (42 contro 20 c.c.C) erano responsabili di microgrammi con dimensioni delle particelle più grandi e una maggiore eterogeneità del gel nei prodotti finali, portando ad una maggiore sineresi indotta. In letteratura nessuno studio ha ancora studiato gli effetti della temperatura di lisciatura e della standardizzazione del latte utilizzando un’unità di scala tecnica (>3 L). Sapendo che il basso rapporto CN:WP e la temperatura di lisciatura più elevata sono responsabili di grandi microgrammi, sarebbe interessante capire meglio come l’associazione tra tempera lisciante e CN:WP rapporto determina microstrutture di yogurt mescolato, e se tali microstrutture sono legate alle proprietà dello yogurt mescolato (viscosità, sinerosia, consistenza).
L’obiettivo del presente studio è di capire come la combinazione di temperatura di levigatura e addizione di proteine del siero di latte influisca sulla microstruttura, consistenza e sineresi del gel di yogurt mescolato senza grassi, utilizzando una scala tecnica (>3 L). L’approccio metodologico combina metodi generalmente utilizzati per osservare le proprietà dello yogurt (analisi della tessitura, reologia, diffrazione laser e sineresi ridotta) e metodi non distruttivi o meno distruttivi [analisi di immagini microscopiche, protone a bassa frequenza NMR (1H-LF-NMR)].
Abstract
I consumatori non sono sempre pronti a scendere a compromessi sulla perdita di consistenza e una maggiore sineresi che yogurt senza grassi a coagulo rotto mostrano rispetto agli yogurt che contengono grassi. Questo studio valuta la composizione delle proteine del latte e la temperatura di lisciatura come mezzo per controllare la microstruttura yogurt non grasso, proprietà tessiturali e sineresi. Gli yogurt sono stati preparati con diversi rapporti di caseina e proteine del siero di latte (R1.5, R2.8 e R3.9). Gli yogurts sono stati pompati attraverso un sistema pilota di lisciatura comprendente uno scambiatore di calore a piastre impostato a 15, 20, o 25 c.c., e poi memorizzati a 4 c.c.C fino all’analisi (d 1, 9 e 23). Sono state misurate la dimensione e la fermezza delle particelle di yogurt. La sineresi dello yogurt e la mobilità dell’acqua sono state determinate, rispettivamente, mediante centrifugazione e tempo fanno la risonanza magnetica nucleare protonica a bassa frequenza principale (1H-LF-NMR). Aumentando la temperatura di levigatura aumentata compattezza del gel e microgel (proteine dense ag gregates) dimensioni indipendentemente dal contenuto di proteine del siero di latte. Inoltre, le dimensioni dello yogurt sono cambiate con il tempo di conservazione, ma il modello di evoluzione dipendeva dal rapporto tra proteine. Lo yogurt R1.5 mostrava le particelle più grandi, e le loro dimensioni aumentavano con lo stoccaggio, mentre R2.8 e R3.9 avevano microgel più piccoli, e R3.9 non mostrava alcun aumento delle dimensioni del microgel durante lo stoccaggio. Le micrografie hanno mostrato un gel eterogeneo con l’area vuota occupata dal siero per R1.5, mentre R2.8 e R3.9 hanno mostrato meno zone di siero e un gel più disturbato che incorpora microgel. Sineresi indotta ridotta con maggiore contenuto di proteine del siero e tempo di stoccaggio. Questo è in accordo con 1H-LF-NMR che mostra una minore mobilità dell’acqua con l’aumento del contenuto di proteine del siero durante lo stoccaggio. Tuttavia, 1H-LF-RMN ha rivelato valori più elevati di separazione spontanea del siero durante la conservazione per gli yogurt R1.5 e R3.9, mentre questi erano più bassi e stabili per lo yogurt R2.8. I microgel svolgono un importante ruolo strutturale negli attributi strutturali dello yogurt, e le loro caratteristiche sono modulate dal contenuto di proteine del siero e dalla temperatura di levigatura. L’ottimizzazione di questi parametri può aiutare a migliorare gli yogurt senza grassi a coagulo rotto.
Smoothing temperature and ratio of casein to whey protein: Two tools to improve nonfat stirred yogurt properties
Autori:
Gilbert,1,2 L.-E. Rioux,1,2 D. St-Gelais,1,3 and S. L. Turgeon1,2*
1 Department of Food Sciences, Université Laval, Quebec City, QC, Canada
2 STELA Dairy Research Centre and Institute of Nutrition and Functional Foods, Université Laval, Quebec City, QC, Canada, G1V 0A6 3Saint-Hyacinthe Research and Development Centre, Agriculture and Agri-Food Canada, Saint-Hyacinthe, QC, Canada
J. Dairy Sci. – 1 ottobre 2021
