Mleczne napoje fermentowane-produkcja

WSTĘP

Fermentacja mlekowa jest jedną z najstarszych i najbardziej rozpowszechnionych na

świecie metod utrwalania mleka. W przeszłości metoda ta była wyłącznie stosowana w
gospodarstwach domowych do utrwalania mleka róŜnych ssaków, a umiejętność wytwarzania
produktów fermentowanych przenoszono z pokolenia na pokolenie.

Na świecie znanych jest ponad 400 róŜnych produktów, które moŜna zaliczyć do

rodziny mlecznych napojów fermentowanych, dlatego ich klasyfikacja jest niezwykle trudna.
Podstawowym  kryterium  podziału  jest  rodzaj  mikroflory  stosowanej  do  produkcji
mlecznych  napojów  fermentowanych,  który  na  swoje  tradycje  wynikające  z  naturalnej,
trwającej  przez  wieki  selekcji  mikroflory,  zaleŜnej  przede  wszystkim  od  warunków
klimatycznych. W krajach o ciepłym klimacie wyselekcjonowała się mikroflora termofilna,
która  po  wyizolowaniu  umoŜliwia  produkcję  takich  wyrobów  jak  np.  jogurt.  Z  kolei  w
krajach  o  umiarkowanym  lub  zimnym  klimacie  mleko  ukwaszano  mezofilnymi  bakteriami
fermentacji mlekowej, które są stosowane do produkcji min. maślanki i zsiadłego mleka.

Produktem uzyskanym w wyniku fermentacji mieszanej mlekowo-alkoholowej jest

kefir, który tradycyjnie przygotowywany jest przy uŜyciu grzybków kefirowych będących
symbiotycznym tworem bakterii fermentacji mlekowej i droŜdŜy.

Mleczne napoje fermentowane są takŜe uzyskiwane w wyniku aktywności bakterii

fermentacji mlekowej i pleśni, jak np. viili.

Kolejna grupa to produkty probiotyczne czyli mleka fermentowane przez

wyselekcjonowaną  mikroflorę  jelitową,  naturalnie  bytującą  w  przewodzie  pokarmowym
człowieka.  Probiotyki  są  definiowane  jako  pojedyncze  lub  mieszane  Ŝywe  kultury
mikroorganizmów, które podawane człowiekowi lub zwierzętom wywierają na ich organizmy
korzystny  wpływ,  zapewniając  właściwą  równowagę  mikroflory  zasiedlającej  organizm.
Mikroorganizmy  te  muszą  być  zidentyfikowane  co  do  szczepu,  muszą  być  odpowiednio
liczne  (10

jtk/1 ml lub g) oraz aktywne do końca okresu przydatności do spoŜycia.

Zazwyczaj do grupy tej zalicza się szczepy bakterii z rodzaju Bifidobacterium oraz
Lactobacillus. Aby mogły spełniać swoją terapeutyczną rolę muszą być równieŜ spoŜywane
regularnie w odpowiedniej ilości.

Przykład oznakowania szczepu probiotycznego:
Lactobacillus acidophilus LA5 (rodzaj – gatunek – szczep)

Obecnie często do produkcji mlecznych napojów fermentowanych stosuje się

mieszaninę tradycyjnych bakterii fermentacji mlekowej i bakterii probiotycznych.
Producenci takich napojów nadają im często zastrzeŜone nazwy handlowe jak np. Biogarde

Bioghurt

, Cultura

, Real Active

a ostatnio Actimel

i Benefit.

Zgodnie z definicją Komisji Kodeksu śywnościowego Światowej Organizacji

Zdrowia  (WHO)  i  Międzynarodowej  Federacji  Mleczarskiej  (FIL/IDF)  z  1997  r.,  mleczne
napoje  fermentowane  są  produktami  otrzymanymi  z  mleka  w  wyniku  działania  specyficznej
mikroflory  powodującej  obniŜenie  pH  i  koagulację  mleka.  Zastosowane  specyficzne
mikroorganizmy muszą być Ŝywe, liczne i aktywne takŜe w końcowym okresie przydatności
do  spoŜycia.  Wymienione  organizacje  ustaliły,  Ŝe  tradycyjne  nazwy  mlecznych  napojów
fermentowanych  są  zastrzeŜone  dla  wyrobów  zawierających  specyficzną  mikroflorę  w
określonej liczbie. Oznacza to, Ŝe dla napojów produkowanych z udziałem mikroorganizmów
innych niŜ te zastrzeŜone nie mogą być stosowane nazwy tradycyjne. Jeśli np. przy produkcji
jogurtu  uŜywa  się  innych  niŜ  tradycyjnie  mikroorganizmów  np.  bifidobakterii  i/lub
Lactobacillus  acidophilus,  naleŜy  stosować  nazwy:  Bio-jogurt,  Bifidojogurt,  Jogurt
acidofilny.  Producenci  mają  w  takich  przypadkach  obowiązek  podawania  na  opakowaniu
składu zastosowanej mikroflory.

Polska Norma określa mleczne napoje fermentowane nazwą mleko fermentowane i

określa  je  jako  produkt  otrzymany  w  wyniku  fermentacji  mleka  i/lub  innych  surowców
pochodzenia  mlecznego  z  uŜyciem  odpowiedniej  mikroflory,  która  powoduje  obniŜenie  pH
i/lub  koagulację  mleka;  z  dodatkiem  lub  bez  dodatków  nie  więcej  niŜ  30%  (m/m)
niemlecznych  składników  smakowych  i/lub  aromatów;  o  zwiększonej  lub  nie  zwiększonej
zawartości suchej masy.

Nazwy i określenia róŜnych mlecznych napojów fermentowanych:

Mleko ukwaszone – napój z mleka znormalizowanego poddanego pasteryzacji, ukwaszonego
zakwasem czystych kultur maślarskich: Lactococcus lactis ssp. lactis, Lactococcus lactis ssp.
cremoris,  Lactococcus  lactis  ssp.  lactis  var.  diacetylactis,  Leuconostoc  mesenteroides  ssp.
cremoris,
Mleko acidofilne – napój z mleka znormalizowanego lub odtłuszczonego, pasteryzowanego,
ukwaszonego zakwasem z czystych kultur Lactobacillus acidophilus,
Kefir  –  napój  z  mleka  pasteryzowanego,  znormalizowanego,  poddanego  fermentacji
mlekowo-alkoholowej  przez  dodanie  zakwasu  z  grzybków  kefirowych.  Grzybki  kefirowe  są
zoogleą  (zlepieńcem)  bakterii  fermentacji  mlekowej  (Lactobacillus  spp.,  Lactococcus  spp.,
Leuconostoc spp.), droŜdŜy (Saccharomyces spp., Kluyveromyces spp., Candida spp.) a takŜe
bakterii  octowych  (Acetobacter  aceti),  które  tworzą  układ  symbiotyczny.  Ziarna  tworzą
uporządkowaną  strukturę,  w  której  środku  znajdują  się  komórki  droŜdŜy,  a  w  warstwach
zewnętrznych ziarniaki, paciorkowce i pałeczki.
Jogurt  –  napój  z  mleka  znormalizowanego,  zagęszczonego  przez  dodatek  odtłuszczonego
mleka  w  proszku  lub  odparowanie  części  wody,  poddanego  pasteryzacji,  a  następnie
ukwaszonego  zakwasem  czystych  kultur  bakterii  z  grupy  Streptococcus  thermophilus  i
Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus.
Maślanka  –  napój  uzyskany  przy  wyrobie  masła  ze  śmietany  pasteryzowanej  i  ukwaszonej
zakwasem  czystych  kultur  maślarskich,  bez  dodatku  wody,  nienormalizowany  lub  o
określonej  zawartości  tłuszczu,  maślanka  moŜe  być  takŜe  produkowana  z  dodatkiem  mleka
odtłuszczonego  pasteryzowanego  i  zakwasu  czystych  kultur  bakterii  kwasu  mlekowego,  w
skład  których  wchodzą:  Lactococcus  lactis  ssp.  lactis,  Lactococcus  lactis  ssp.  cremoris,
Lactococcus lactis ssp. lactis var. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris.

Pod względem metody produkcji mleczne napoje fermentowane moŜna podzielić na

napoje wytwarzane metodą zbiornikową – tzw. mieszane, w których wytworzony w
zbiorniku skrzep poddaje się mieszaniu i napełnianiu opakowań jednostkowych i
termostatową – tzw. stałe, które inkubuje się w opakowaniach jednostkowych, dzięki czemu
wytworzony skrzep nie jest poddawany obróbce mechanicznej i ma charakter Ŝelu.

W zaleŜności od formy występowania mleczne napoje fermentowane moŜna podzielić

na: napoje płynne i półpłynne (np. jogurty mieszane); o zwiększonej po procesie fermentacji
zawartości suchej masy (np. pasty i proszki); zestalone (np. mroŜone i Ŝele).

Czynniki wpływające na jakość mlecznych napojów fermentowanych

Normalizacja zawartości suchej masy

Skład chemiczny mleka jest wielkością zmienną w ciągu roku, natomiast produkt

końcowy  powinien  cechować  się  standardowymi  cechami  i  składem.  Określona  zawartość
suchej masy beztłuszczowej w jogurcie jest podyktowana koniecznością spełnienia wymagań
obowiązujących  w  tym  zakresie  norm  prawnych,  jak  równieŜ  staraniem  producenta  aby
wyrób  charakteryzował  się  wysoką  jakością  organoleptyczną  i  wartością  odŜywczą.  Według

obowiązującej Polskiej Normy pod względem zawartości suchej masy mleka fermentowane
dzielimy na produkty:

o nie zwiększonej zawartości suchej masy – zawierające minimum 2,7% białka

o zwiększonej zawartości suchej masy – zawierające minimum 5,6% białka.

Zwiększanie  zawartości  suchej  masy  (białka)  ma  znaczenie  przed  wszystkim  w  jogurtach,
które  tradycyjnie  produkowane  były  z  mleka  zagęszczonego.  Zagęszczanie  mleka
przerobowego  na  jogurt  przyczynia  się  do  poprawy  cech  organoleptycznych  gotowego
wyrobu oraz poprawia jego teksturę i konsystencję.  W wyniku tego procesu zwiększa się teŜ
trwałość  skrzepu  jogurtowego  poprzez  ograniczenie  zjawiska  synerezy.  Zawartość  suchej
masy  w  jogurtach  waha  się  w  bardzo  szerokim  zakresie  od  9%  w  produktach  naturalnych
beztłuszczowych  aŜ  do  30%  w  jogurtach  smakowych  o  wysokiej  zawartości  tłuszczu.
Zalecana zawartość składników suchej masy z mleka w jogurcie waha się od 14 do 18%. W
rezultacie  zwiększenia  suchej  masy  mleka  wzrasta  jego  kwasowość  miareczkowa,  co  jest
wynikiem większej buforowości spowodowanej podwyŜszeniem poziomu białka, fosforanów,
cytrynianów,  mleczanów  i  innych  składników.  W  efekcie  bakterie  fermentujące  laktozę
wytwarzają więcej kwasów, skracając jednocześnie czas koagulacji.

Zwiększenie suchej masy surowca do produkcji jogurtu osiąga się stosując róŜne metody.

NaleŜą do nich:
-

dodatek mlecznych produktów sproszkowanych, takich jak: proszek mleczny, proszek
maślankowy, proszek serwatkowy i/lub koncentrat białek serwatkowych, kazeina i
kazeiniany;

zagęszczanie mleka w wyparkach próŜniowych,

techniki membranowe, takie jak: mikrofiltracja, ultrafiltracja, nanofiltracja i odwrócona
osmoza,

dodatek białek pochodzenia roślinnego i zwierzęcego np. soi i innych nasion
strączkowych, jaja kurzego, słonecznika, orzechów ziemnych, kokosa, owsa i in.
Rodzaj stosowanej metody wpływa nie tylko na poziom suchej masy i białka w produkcie

gotowym,  ale  przede  wszystkim  decyduje  o  właściwościach  funkcjonalnych  mleka  podczas
procesu  technologicznego  oraz  o  właściwościach  uzyskanych  produktów.  Właściwości  te
zaleŜą  przede  wszystkim  od  zawartości  i  składu  białek.  O  zwięzłości  skrzepu  jogurtowego
decyduje  m.  in.  stosunek  kazeiny  do  pozostałych  białek  w  mleku  jogurtowym.  Gdy  jest  on
wysoki  tekstura  jogurtu  jest  chropowata  i  gruboziarnista.  Autorzy  podkreślają,  Ŝe
najwłaściwszym  sposobem  wzbogacania  mleka  jogurtowego  w  białko  jest  zwiększenie
zawartości  zarówno  kazeiny,  jak  i  białek  serwatkowych.  Optymalną  strukturę  napojów
uzyskuje  się  gdy  stosunek  kazeiny  do  pozostałych  związków  azotowych  kształtuje  się  w
granicach  3,2–3,4 : 1,0.  Przy  niŜszym  (1,1 : 1,0)  –  skrzep  jest  zbyt  miękki,  a  przy  wyŜszym
(4,6 : 1,0) – chropowaty i mało delikatny.

Zmiana poziomu białka i suchej masy w mleku wpływa w istotny na strukturę kazeiny w

napojach mlecznych, a więc i jakość skrzepu. Przy wzroście zawartości suchej masy i białka
wzrasta równieŜ liczba i wielkość miceli kazeinowych.

Najpowszechniejszym sposobem wzbogacenia mleka jogurtowego jest dodatek

odtłuszczonego  proszku  mlecznego.  Zalecany  poziom  dodatku  mleka  w  proszku  wynosi  3-
4%.  Przekroczenie  tego  dodatku  moŜe  powodować  posmak  proszkowy  jogurtu.
Najkorzystniejsze  cechy  posiada  proszek  typu  średniodogrzewanego,  o  liczbie  ogrzewania
80-83 oraz indeksie niezdenaturowanych białek serwatkowych 4,5-5,9.

Zagęszczanie mleka przez odparowanie na wyparkach próŜniowych powoduje

równomierną koncentrację wszystkich składników mleka za wyjątkiem niewielkich strat
substancji lotnych. Ilość odparowanej wody z mleka waha się w granicach 10-25%, co

powoduje zwiększenie suchej masy o 2-4 g/100 g. Korzyści wynikające z tej metody
zagęszczania to poprawa stabilności skrzepu i ograniczenie zjawiska synerezy, a takŜe
poprawa smaku, co jest szczególnie korzystne przy produkcji jogurtu z mleka koziego. Jest to
efekt dokładnego odgazowania mleka podczas obróbki próŜniowej.

Inną metodą wzbogacania mleka jogurtowego jest wykorzystanie procesów

membranowych. W praktyce przemysłowej najczęściej stosuje się technikę ultrafiltracji (UF),
w  mniejszym  stopniu  odwróconą  osmozę  (RO).  Obie  techniki  róŜnią  się  wielkością  cząstek
przechodzących  przez  membranę  i  wysokością  stosowanych  ciśnień.  Podczas  ultrafiltracji
przez membrany przechodzą: laktoza, azotowe związki niebiałkowe, kwasy organiczne, sole
mineralne,  witaminy  i  woda,  natomiast  permeat  pochodzący  z  odwróconej  osmozy  zawiera
wyłącznie  wodę.  Ultrafiltracja  mleka  odtłuszczonego  zwiększa  więc  nie  tylko  ogólną  suchą
masę  ale  takŜe  procentowy  udział  kazeiny  i  białek  serwatkowych  przy  jednoczesnym
zmniejszeniu udziału laktozy, co korzystnie wpływa na konsystencję produktu i jego wartość
dietetyczną.  W porównaniu z napojami w których zwiększano poziom s.m. poprzez dodatek
proszku  mlecznego,  produkty  uzyskane  w  wyniku  stosowania  techniki  ultrafiltracji
charakteryzują  się  lepszą  zwięzłością  i  twardością  oraz  mniejszą  skłonnością  do  synerezy
skrzepu przy takiej samej zawartości suchej masy w napoju. Z mleka poddanego ultrafiltracji
mogą  być  zatem  produkowane  jogurty  wysokiej  jakości  i  technika  ta  zaczyna  być  coraz
powszechniej stosowana na skalę przemysłową.

Spośród wszystkich metod wzbogacania zawartości suchej masy w mleku jogurtowym

trudno jednoznacznie stwierdzić, która jest najkorzystniejsza. Ich wybór powinien zapewniać
produktowi odpowiednią lepkość i konsystencję,  które to cechy zaleŜą przede wszystkim od
zawartości i formy występowania białka. Wybierając więc odpowiednią metodę zagęszczania
mleka  na  jogurt  powinno  się  uwzględnić  jej  wpływ  na  wzajemne  proporcje  między  jego
składnikami. Szczególnie waŜna jest ilość białka, jak równieŜ zawartość poszczególnych jego
frakcji.  Cechy  te  wpływają  na  strukturę  miceli  Ŝelu  jogurtowego,  ich  rozmiar,  zdolność  do
wzajemnego  łączenia  się  oraz  flokulację  białek  mleka.  W  praktyce  przemysłowej  wybór
odpowiedniej  metody  normalizacji  suchej  masy  w  mleku  jogurtowym  jest  kompromisem
między jakością produktu gotowego oraz takimi czynnikami jak koszty i dostępność surowca,
skala produkcji oraz moŜliwości inwestycyjne.

Obecnie w jogurtach smakowych coraz częściej zastępuje się proces zwiększania

zawartości  suchej  masy  poprzez  dodatek  róŜnego  rodzaju  substancji  zagęszczających  i
stabilizujących  pochodzenia  niemlecznego.  Substancje  te  zwane  są  hydrokoloidami.  WiąŜą
wodę  i  poprawiają  konsystencję  i  teksturę  mlecznych  napojów  fermentowanych.
Hydrokoloidy  to  wielkocząsteczkowe  spolimeryzowane  substancje  rozpuszczające  się  w
zimnej  lub  ciepłej  wodzie,  dające  roztwory  lepkie  lub  układy  dyspersyjne.  Są  zaliczane  do
dodatków

funkcjonalnych,

kształtujących

strukturę

produktów

Ŝywnościowych.

Hydrokoloidy tworzą w układach wodnych trójwymiarową sieć, co powoduje wzrost lepkości
roztworu, a przy odpowiednio duŜej ich koncentracji, unieruchomienie wody i utworzenie
Ŝelu. W produktach spoŜywczych hydrokoloidy pełnią potrójną funkcję:

zagęszczającą – zwiększającą lepkość produktu,

Ŝelującą – zmieniającą strukturę tworząc Ŝel

stabilizującą – utrzymują wytworzoną strukturę przez dłuŜszy czas

Obecnie gama związków jest bardzo szeroka. NaleŜą do nich m. in. pektyna, Ŝelatyna, skrobie
modyfikowane, guma guar, karagen, mączka z nasion chleba świętojańskiego) Produkty
handlowe dostępne na rynku są najczęściej mieszanką dwóch lub więcej hydrokoloidów.

Homogenizacja

Homogenizacja

mleka,

powszechnie

stosowana

przy

produkcji

napojów

fermentowanych, wywiera istotny wpływ na ich jakość. Jej rola polega nie tylko na
zapobieganiu podstawaniu się tłuszczu, ale takŜe poprawie konsystencji i stabilności skrzepu,
ograniczeniu synerezy oraz poprawie wyglądu, barwy i smaku.

Podczas homogenizacji kuleczki tłuszczowe ulegają rozdrobnieniu i osiągają średnicę

poniŜej  2 µm.  Efektem  tego  jest  znaczący  wzrost  powierzchni  fazy  tłuszczowej.  Ilość
materiału  pochodzącego  ze  zniszczonych  otoczek  jest  niewystarczająca  do  okrycia
powstałych  po  zabiegu  kuleczek  tłuszczowych.  Na  nowo  utworzonej  granicy  faz  tłuszcz    –
plazma występuje duŜe napięcie powierzchniowe. W celu jego zmniejszenia zachodzi na tejŜe
powierzchni międzyfazowej adsorpcja  aktywnych frakcji białek mleka,  głównie kazeiny a w
mniejszym  stopniu  białek  serwatkowych.  W  rezultacie  większość  nowoutworzonej  otoczki
kuleczek  tłuszczowych  stanowią  micele  lub  submicele  kazeiny.  Takie  kuleczki  tłuszczowe
mogą  zachowywać  się  jak  duŜe  micele  i  uczestniczyć  w  procesie  koagulacji.  Z  tym  faktem
związany jest równieŜ wzrost gęstości kuleczek tłuszczowych, zmniejszenie ich zdolności do
koalescencji  oraz  wzrost  lepkości.  W  wyniku  adsorpcji  micel  kazeinowych  na
rozdrobnionych kuleczkach tłuszczowych zmniejsza się efektywna zewnętrzna powierzchnia
micel,  co  wpływa  na  proces  agregacji  i  strukturę  skrzepu.  Ograniczenie  dostępnej  dla
interakcji powierzchni micel kazeinowych przyspiesza proces agregacji i wpływa na bardziej
luźną  strukturę  skrzepu,  w  tworzeniu  której  uczestniczą  kuleczki  tłuszczowe.  Kuleczki
tłuszczowe,  które  wchodzą  w  skład  utworzonej  przez  micele  siatki  skrzepu,  utrudniają  jego
kurczenie  się,  uniemoŜliwiając  tworzenie  wiązań  pomiędzy  osłoniętymi  powierzchniami
micel  kazeinowych.  Stwierdzono,  Ŝe  wyŜsza  zawartość  tłuszczu zwiększa  końcową  objętość
skrzepu i ogranicza synerezę.

Pasteryzacja

Głównym celem pasteryzacji jest ochrona zdrowia konsumenta oraz przedłuŜenie

trwałości  mleka  i  jego  przetworów.  W  produkcji  jogurtu  obróbka  cieplna  ma  dodatkowe
znaczenie  polegające  na  poprawie  cech  fizycznych  jogurtu.  Ogrzewanie  mleka  wpływa  na
poprawę  właściwości  skrzepu,  tzn.  wzrost  twardości  i  ograniczenie  synerezy.  Efekt  ten
związany jest z przemianami w związkach azotowych mleka. Polegają one przede wszystkim
na denaturacji białek serwatkowych i ich wzajemnej agregacji oraz interakcji z kazeiną.

Interakcje między zdenaturowaną laktoglobuliną-β i κ-kazeiną uwaŜa się za czynnik w

decydującym stopniu wpływający na teksturę jogurtu. Maksymalny stopień interakcji ma
miejsce w temperaturze 85

C. Najlepszą jakość skrzepu otrzymuje się przy ogrzewaniu mleka

w temp. 85

C przez 30 min. Przy wydłuŜeniu czasu lub podwyŜszeniu temperatury

ogrzewania zwiększa się stopień denaturacji laktoglobuliny-β, efektem tego jest znaczne
obniŜenie zwięzłości skrzepu. Ogrzewanie mleka w temp. 149

C przez 3,3s prowadziło do

powstania  skrzepu  twarogowego  o  luźnej  konsystencji.  Obserwacje  pod  mikroskopem
elektronowym  dowodzą,  Ŝe  w  trakcie  obróbki  termicznej  równieŜ  część  laktoalbuminy-α
zostaje  związana  z  kazeiną.  Laktoalbumina-α  na  skutek  denaturacji  ulega  interakcji  z
laktoglobuliną-β  związaną  uprzednio  z  κ-kazeiną,  wypełniając  szczeliny  w  powstałej
strukturze,  co  ułatwia  skupienie  się  micel.  W  rezultacie  powstaje  gładka  powierzchnia  o
większej  zdolności  wiązania  wody  w  matrycy  białkowej.  Przy  zbyt  małej  intensywności
ogrzewania stopień denaturacji laktoalbuminy-α jest niewystarczający, skompleksowana z κ-
kazeiną – laktoglobulina-β tworzy na powierzchni micel wystające poza ich rdzeń łańcuchy.
Taka  struktura  utrudnia  kontakt  pomiędzy  micelami  i  moŜe  być  przyczyną  niezadawalającej
tekstury  skrzepu.  Agregacja  zdenaturowanych  białek  serwatkowych  zachodzi  przy  udziale
wiązań dwusiarczkowych oraz jonowych i jest wspomagana przez jony Ca

Analiza wpływu stopnia denaturacji białek serwatkowych na lepkość i podatność na

synerezę jogurtu wykazała, Ŝe wraz ze wzrostem stopnia ich denaturacji (25-75%) rosła
lepkość, przy jednoczesnym zmniejszeniu się podatności na synerezę. Efekt ten obserwowano
bez względu na stosowaną metodę wzbogacania w suchą masę mleka, jak równieŜ czas
przechowywania jogurtu.

Obok zdenaturowanych białek serwatkowych z κ-kazeiną, w trakcie ogrzewania mleka

zachodzą takŜe liczne dodatkowe reakcje zaleŜne od intensywności obróbki cieplnej. Jedną z
nich jest moŜliwość wyparcia zaadsorbowanych na powierzchni powstałych po
homogenizacji kuleczek tłuszczowych miceli kazeinowych przez laktoglobulinę-β.

Podczas ogrzewania mleka w temp. 90

C zachodzą istotne zmiany w strukturze

micelarnej  kazeiny.  Asocjacja  zdenaturowanych  białek  serwatkowych  z  micelami  kazeiny
początkowo  znacznie  zwiększa  ich  rozmiar  (450-500  nm).  JednakŜe  zanikanie  oddziaływań
hydrofobowych  w  temp.  90

C oraz transformacja micelarnego fosforanu wapnia do soli

fosforanowych powoduje dysocjację części kazeiny z micel kazeinowych, głównie frakcji β i
α

. Prowadzi to do dezintegracji micel, obserwowanej jako wzrost liczby małych cząstek wraz

z  czasem  ogrzewania.  Rozmiary  miceli  kazeinowych  w  jogurcie  z  mleka  ogrzewanego  są
znacznie  mniejsze  w  porównaniu  z  micelami  w  jogurcie  z  mleka  nieogrzewanego.
Towarzyszy  temu  większa  liczba  łańcuchów  trójwymiarowych  w  matrycy  kazeinowej
skrzepu,  o  50%  bardziej  zwarta  struktura,  mniejsza  podatność  na  synerezę  oraz  dwukrotnie
większa ilość wody związanej z micelami.

Kultury starterowe
Podstawowym kryterium w doborze odpowiedniego zakwasu jest zdolność do produkcji

substancji smakowo-zapachowych (kwasu mlekowego, aldehydu octowego, diacetylu) i
związków

śluzotwórczych

(egzopolisacharydów),

nadających

mlecznym

napojom

fermentowanym właściwe cechy tekstury oraz jego właściwości probiotyczne, dzięki którym
produkt posiada wysoką wartość profilaktyczną.

Procesem zachodzącym podczas produkcji mlecznych napojów fermentowanych i

będącym wynikiem aktywności kultur starterowych jest fermentacja mlekowa a czasem takŜe
fermentacja alkoholowa. Procesy te zachodzące w warunkach beztlenowych, polegają na
enzymatycznej przemianie węglowodanów do kwasu mlekowego, etanolu, kwasu octowego,
kwasu mrówkowego i dwutlenku węgla oraz uwolnienia energii potrzebnej do procesów
Ŝyciowych komórek bakterii. Fermentacja mlekowa moŜe mieć postać:

−

homofermentacji – kwas mlekowy stanowi 85% wszystkich metabolitów,

−

heterofermentacji – kwas mlekowy stanowi 50% wszystkich metabolitów, ponadto

powstają takŜe kwas octowy, etanol oraz dwutlenek węgla.

Kwas mlekowy występuje w róŜnych formach izomerycznych: L(+) i D(-) oraz

racemicznej DL. Proporcje poszczególnych form tego kwasu są zmienne i zaleŜą od rodzaju
substratu i mikroorganizmów a takŜe przy stałym składzie mikroorganizmów, od parametrów
procesu  fermentacji  oraz  warunków  przechowywania  produktu.  Forma  kwasu  D(-)  jest
znacznie  wolniej  adsorbowana  z  jelit  niŜ  forma  L(+).  Dzięki  temu  kwas  D(-)  moŜe
przechodzić  w  znacznych  ilościach  do  jelita  grubego,  zakwaszając  jego  treść  i  hamując  tym
samym  rozwój  bakterii  chorobotwórczych  i  toksynotwórczych.  Wg  WHO  spoŜycie  formy
D(-)  nie powinno jednakŜe być większe niŜ 100 mg/1kg masy ciała.

Fermentacja  cytrynianów  –  bakterie  Lactococcus  lactis  ssp.  lactis  var.  diacetylactis  i
Leuconostoc  mesenteroides  ssp.  cremoris  mają  zdolność  fermentacji  cytrynianów  zawartych
mleku  do  diacetylu  –  podstawowego  związku  kształtującego  aromat  masła,  śmietany,
maślanki  i  innych  napojów  fermentowanych.  W  zaleŜności  od  uzdolnień mikroorganizmów,
diacetyl moŜe gromadzić się w ilościach nawet do kilkunastu mg w dm

Fermentacja alkoholowa – zachodzi w kefirze i kumysie. Prowadzona przez droŜdŜe, które
moŜna  podzielić  na  fermentulące  laktozę  –  Candida  kefir,  Kluyveromyces  marxianus  var.
marxianus,  oraz  droŜdŜe  nie  fermentujące  laktozy  –  Saccharomyces  cerevisiae  i  Sac.
unisporus.  Zawartość  alkoholu  etylowego  zarówno  w  kefirze,  jak  i  kumysie  jest  zmienna  i
zaleŜy od czasu dojrzewania. Zawartość etanolu w kefirze moŜe wahać się od 0,1% do ponad
1%, a kumysie od 1% do 3,5%.
Tworzenie związków aromatycznych

Mikroorganizmy stosowane do produkcji mlecznych napojów fermentowanych

wytwarzają  związki  nadające  napojom  specyficzny  aromat.  Do  najwaŜniejszych  związków
będących  produktami  metabolizmu  bakterii  fermentacji  mlekowej  naleŜy  zaliczyć:  kwas
mlekowy, aldehyd octowy, diacetyl, kwas octowy i alkohol etylowy. Oprócz tych związków
wytwarzane  są    w  mniejszych  ilościach  równieŜ  inne  substancje,  takie  jak:  lotne  kwasy
(mrówkowy, propionowy), aceton, alkohole i estry.

Kwas mlekowy jest głównym produktem we wszystkich napojach, w których zachodzi

fermentacja mlekowa i wywiera istotny wpływ na ich smak i zapach. Diacetyl jest produktem
powstającym  głównie  w  wyniku  fermentacji  cytrynianów.  Najwięcej  diacetylu  jest  w
napojach  zawierających  bakterie  Lactococcus  lactis  ssp.  lactis  var.  diacetylactis  i
Leuconostoc  mesenteroides  ssp.  cremoris,  naleŜą  do  nich  maślanka,  śmietana  czy  kwaśne
mleko.

W przypadku jogurtu i produktów pochodnych, głównym składnikiem aromatu jest

aldehyd  octowy,  który  powstaje  w  wyniku  metabolizmu  laktozy.  Spośród  bakterii
jogurtowych  pałeczki  Lactobacillus  delbrueckii  ssp.  bulgaricus  wytwarzają  więcej  tego
związku  niŜ  ziarniaki  Streptococcus  thermophilus.  Jego  optymalna  zawartość  w  jogurcie  o
łagodnym  smaku  i  aromacie  wynosi  10-15  ppm,  aby  osiągnąć  wyrób  o  zdecydowanym
zapachu jogurtowym jego ilość powinna się kształtować na poziomie 20-40 ppm. Intensywna
synteza  tego  związku  rozpoczyna  się  przy  pH  5,0  a  maksymalny  jego  poziom  zostaje
osiągnięty  przy  pH  4,2.  Natomiast  przy  pH  4,0  następuje  stabilizacja  wytwarzania  aldehydu
octowego. Jego zawartość zaleŜy od rodzaju zakwasu, efektu synergizmu między mikroflorą
zakwasu,  składu  suchej  masy  w  mleku,  obróbki  termicznej  mleka  jogurtowego,  warunków
inkubacji  oraz  gatunku  zwierzęcia  od  którego  pochodziło  mleko.  Zwiększenie  zawartości
suchej  masy  oraz  intensywna  obróbka  termiczna  mleka  sprzyja  powstawaniu  aldehydu
octowego.

Nadmiar aldehydu octowego jest niepoŜądany podczas produkcji śmietany, maślanki

mleka ukwaszonego, gdyŜ nadaje im posmak trawiasty. W przypadku napojów otrzymanych
na  bazie  fermentacji  alkoholowej  (kefir,  kumys)  znaczny  udział  w  kształtowaniu  smaku  ma
alkohol  etylowy.  Do  związków  współtworzących  bukiet  smakowo-zapachowy  mlecznych
napojów  fermentowanych  zaliczyć  moŜna  takŜe  lotne  wolne  kwasy  tłuszczowe,  takie  jak:
octowy,  propoinowy,  mrówkowy,  masłowy,  izowalerianowy,  kapronowy,  kaprylowy  i
kaprynowy. Powstają one z tłuszczu w wyniku lipolizy zachodzącej na skutek działania lipaz
wytwarzanych  przez  bakterie  fermentacji  mlekowej.  Proces  ten  przebiega  jednakŜe  w
ograniczonym zakresie, mogącym jednak wpływać na cechy organoleptyczne wyrobu i zaleŜy
przede  wszystkim  od  rodzaju  szczepionki,  rodzaju  mleka,  czasu,  temperatury  pasteryzacji  i
inkubacji oraz okresu przechowywania. Wzrost zawartości wolnych kwasów tłuszczowych w
jogurcie  jest  wynikiem  nie  tylko  przemian  lipolitycznych.  Dowodem  na  to  jest  zwiększenie
ich  ilości  takŜe  w  produktach  odtłuszczonych.  Zjawisko  to  jest  spowodowane
prawdopodobnie  reakcjami  oksydatywnej  deaminacji  i  dekarboksylacji  aminokwasów  w
wyniku  czego  ulegają  one  przemianie  do  odpowiadających  im  pod  względem  budowy
chemicznej lotnych kwasów tłuszczowych.

Podczas dojrzewania i przechowywania napojów fermentowanych obecne w nich

drobnoustroje wytwarzają enzymy proteolityczne, zdolne do degradacji białek. Prowadzi to

do wytwarzania róŜnej wielkości peptydów i wolnych aminokwasów. Procesy te wpływają na
fizyczną  strukturę  Ŝelu  oraz  cechy  smakowo-zapachowe  jogurtu.  Uwolnione  peptydy  i
aminokwasy  są  składnikami  smakowymi  lub  prekursorami  składników  smakowych,  takich
jak aldehyd octowy, etanol, acetoina, diacetyl i kwas octowy. Mogą one mieć takŜe znaczenie
odŜywcze  w  postaci  tzw.  peptydów  funkcjonalnych.  Spośród  bakterii  mlekowych  większe
zdolności  proteolityczne  wykazują  pałeczki  w  porównaniu  z  paciorkowcami.  Efektem
rozkładu  białek  mleka  przez  bakterie  mlekowe  jest  wzrost  ilości  rozpuszczalnych  związków
azotowych.  W  ich  skład  wchodzą  peptydy,  wolne  aminokwasy,  związki  amonowe  oraz
mocznik.  Całkowita  zawartość  aminokwasów  w  jogurcie  jest  efektem  równowagi  między
proteolizą  a  ich  asymilacją  przez  drobnoustroje.  Takie  aminokwasy  jak  kwas  glutaminowy  i
prolina  oraz  w  mniejszym  stopniu  alanina  i  seryna  przypuszczalnie  nie  są  niezbędne  dla
bakterii  jogurtowych  i  w  związku  z  tym  akumulują  się  w  większej  ilości  w  produkcie  niŜ
pozostałe  aminokwasy,  które  zuŜywane  są  przez  mikroflorę  do  wzrostu  i  rozwoju.
Gromadzące  się  w  produkcie  w  skutek  aktywności  L.  delbrueckii  ssp.  bulgaricus  peptydy
mogą  powodować  posmak  gorzki.  Wada  ta  występuje  takŜe  przy  zwiększonym  zakresie
proteolizy  spowodowanym  skaŜeniem  mleka  bakteriami  psychrotrofowymi,  posiadającymi
zdolności do produkcji proteaz i lipaz.

Właściwości odŜywcze i zdrowotne

OdŜywcza i terapeutyczna wartość mlecznych napojów fermentowanych związana jest

głównie z:

−

podwyŜszeniem strawności i wartości odŜywczej mleka,

−

zmniejszeniem zawartości laktozy,

−

lepszą tolerancją mleka przez osoby wykazujące cechę złego przyswajania laktozy,

−

wzrostem przyswajalności wapnia i Ŝelaza,

−

wzrostem zawartości niektórych witamin z grupy B,

−

regulowaniem składu mikroflory jelitowej,

−

hamowaniem rozwoju drobnoustrojów patogennych w przewodzie pokarmowym,

−

działaniem hamującym w stosunku do niektórych typów nowotworów,

−

obniŜaniem poziomu cholesterolu we krwi.

Na róŜnicę między wartością odŜywczą mleka i napojów fermentowanych wpływają dwa

czynniki:  ewentualne  zwiększenie  zawartości  suchej  masy  w  mleku  przerobowym  oraz
zmiany wywołane procesami fermentacji w trakcie ukwaszania mleka kulturami bakterii. Bez
względu  na  metodę  zwiększania  zawartości  suchej  masy,  produkty  te  zawierają  większą
zawartość białka. Główną róŜnicą wywołaną procesem fermentacji jest obecność w napojach
fermentowanych  kwasu  mlekowego,  powstałego  w  wyniku  rozkładu  laktozy  przez  bakterie
mlekowe.  W  wyniku  fermentacji  mlekowej  pod  wpływem  enzymów  proteolitycznych  i
lipolitycznych bakterii mlekowych następuje wstępne nadtrawienie białek mleka oraz lipoliza
tłuszczu,  co  zwiększa  strawność  i  zdolność  resorpcji  tych  składników  w  przewodzie
pokarmowym

W napojach naturalnych, podobnie jak w mleku, podstawowym węglowodanem jest

laktoza.  Pomimo  fermentacji  jej  zawartość  kształtuje  się  na  poziomie  co  najmniej  4 %.  W
produktach  o  zwiększonej  zawartości  suchej  masy  głównie  jogurtach,  jej  ilość  moŜe
dochodzić    do  8 %  i  zaleŜy  od  sposobu  normalizacji.  Pomimo,  Ŝe  zawartość  laktozy  w
napojach fermentowanych jest taka sama lub nawet wyŜsza niŜ w mleku, to jej oddziaływanie
na  osoby  cierpiące  na  nietolerancję  tego  cukru  jest  znacznie  mniejsze.  Niezdolność  do
trawienia  laktozy  dotyczy  w  większości  przypadków  niedostatecznego  poziomu

galaktozydazy, enzymu obecnego w jelicie cienkim, który hydrolizuje laktozę. Ludzie z tą
wadą, uwarunkowaną genetycznie lub w następstwie schorzeń przewodu pokarmowego, po

spoŜyciu powyŜej 15 g laktozy doznają reakcji alergicznych objawiających się bólami
spastycznymi Ŝołądka, wzdęciami i biegunką. Zmniejszenie zawartości laktozy od 20 do 50%
w skutek fermentacji oraz wprowadzenie

-galaktozydazy bakteryjnej pozwala na uniknięcie

reakcji alergicznej. Mikroflora jogurtu moŜe zatem kontynuować metabolizm laktozy nawet
w przewodzie pokarmowym człowieka. RównieŜ w wyniku lizy komórek podczas procesu
trawienia, następuje uwalnianie

-galaktozydazy, która obniŜa stęŜenie laktozy w jelitach, co

zapobiega reakcjom alergicznym.

Białko w jogurtach w porównaniu z mlekiem charakteryzuje się wyŜszą strawnością

oraz  obniŜoną  alergennością.  Aktywność  proteolityczna  drobnoustrojów  zakwasu  powoduje
częściową  proteolizę  białek  i  znaczny  wzrost  zawartości  wolnych  aminokwasów.  Efektem
tego jest luźniejszy i bardziej rozproszony skrzep jaki powstaje w Ŝołądku, przez co zwiększa
się  jego  powierzchnia,  co  umoŜliwia  z  kolei  łatwiejszy  dostęp  enzymom  trawiennym
przewodu pokarmowego człowieka.

Zawartość tłuszczu w napojach moŜe się wahać w bardzo szerokich granicach: od 0%

do  9-10%  w  jogurtach  kremowych.  Tłuszcz  ten,  pochodzenia  mlekowego,  cechuje  wysoki
stopień  dyspersji  przez  co  moŜe  być  wchłaniany  bez  uprzedniej  hydrolizy  w  przewodzie
pokarmowym.  Proces  homogenizacji  mleka  powoduje  dodatkowo  zwiększenie  powierzchni
zetknięcia  wchłanianego  tłuszczu  z  błoną  mikrokosmków  enterocytów  i  zapewnia  szybki
przebieg  procesu  wchłaniania  jelitowego.  W  trakcie  procesu  fermentacji  tłuszcz  obecny  w
mleku  poddawany  jest  częściowemu  rozkładowi,  co  zwiększa  jego  strawność  i  ułatwia
wchłanianie w przewodzie pokarmowym.  Bakterie fermentacji mlekowej posiadają jednakŜe
słabe  zdolności  do  produkcji  enzymów  lipolitycznych,  dlatego  efekt  ten  występuje  raczej  w
bardzo ograniczonym zakresie i nie jest jednoznacznie potwierdzony.

Zawartość witamin w mlecznych napojach fermentowancyh podlega dość znacznym

wahaniom  w  zaleŜności  od  rodzaju  mleka,  metody  zwiększania  suchej  masy,  parametrów
obróbki termicznej, rodzaju szczepów wchodzących w skład zakwasu i warunków inkubacji.
Zawartość  witamin  rozpuszczalnych  w  tłuszczu  zaleŜy  takŜe  od  ilości  tego  składnika  w
produkcie.  Największe  rozbieŜności  budzi  wpływ  procesu  fermentacji  na  zawartość
poszczególnych  witamin.  Podczas  rozwoju  bakterie  zuŜywają  część  tych  związków,
syntetyzując  jednocześnie  inne.  Proces  ten  zaleŜy  przede  wszystkim  od  typu  szczepu  i
warunków  inkubacji.  Aby  zapewnić  wysoką  zawartość  witamin  w  produkcie  waŜny  jest
zatem  dobór  właściwych    szczepów  wchodzących  w  skład  zakwasu  oraz  odpowiednie
parametry procesu technologicznego.

Fermentacja mlekowa ma niewielki wpływ na skład substancji mineralnych w

jogurcie. Produkty te są doskonałym źródłem wielu makro- i mikroelementów, szczególnie
wapnia, cynku, fosforu i magnezu. Niektórzy badacze uwaŜają, Ŝe w porównaniu z mlekiem
substancje mineralne zawarte w napojach fermentowanych są lepiej przyswajalne.

Oprócz wysokich walorów odŜywczych wynikających z ich składu chemicznego

mleczne napoje fermentowane posiadają takŜe dodatkową wartość profilaktyczno-dietetyczną
wynikającą z obecności w nich Ŝywej mikroflory. Wartość ta związana jest z właściwościami
probiotycznymi pewnych rodzajów bakterii fermentacji mlekowej. Probiotyki są definiowane
jako pojedyncze lub mieszane Ŝywe kultury mikroorganizmów, które podawane człowiekowi
lub  zwierzętom  wywierają  na  ich  organizmy  korzystny  wpływ,  zapewniając  właściwą
równowagę mikroflory zasiedlającej organizm. Probiotyki są równieŜ traktowane jako Ŝywe,
mikrobiologiczne  uzupełnienie  pokarmu,  które  korzystnie  wpływa  na  gospodarza  (Motyl  i
Libudzisz, 1996; Libudzisz, 1999).

Bakterie probiotyczne powinny spełniać szereg kryteriów, w tym:

tworzenie lub rekonstrukcja zrównowaŜonej mikroflory autochtonicznej człowieka,

zdolność kolonizacji określonych miejsc w organizmie człowieka,

wzrost odporności człowieka na kolonizację przez mikroflorę allochtoniczną, a
szczególnie chorobotwórczą,

hamowanie aktywności kancerogennej mikroflory fekalnej i zmniejszenie ryzyka
nowotworów,

niespecyficzna stymulacja systemu immunologicznego człowieka,

zmniejszenie skutków defektu laktozowego,

zdolność obniŜania poziomu cholesterolu we krwi,

odporność na niskie pH i wysokie stęŜenie soli Ŝółciowych.

Korzystny wpływ mlecznych napojów fermentowanych na zdrowie człowieka zaleŜy

przede  wszystkim  od  ilości  i  jakości  mikroflory  jaka  wchodzi  w  ich  skład.  NajwaŜniejszym
kryterium  jest  jej  zdolność  do  przeŜycia  w  przewodzie  pokarmowym  człowieka,  przez  co
moŜe  ona  pozytywnie  wpływać  na  mikroflorę  gospodarza.  Typowe  bakterie  fermentacji
mlekowej  są  jednak  wraŜliwe  zarówno  na  niskie  pH  Ŝołądka  jak  i  na  sole  Ŝółciowe,  w
związku z czym nie są w stanie przetrwać procesu trawienia i w formie Ŝywej przedostać się
do  jelit.  Nie  mają  wiec  zdolności  do  kolonizacji  tej  części  przewodu  pokarmowego.  Efekt
probiotyczny tych bakterii ograniczony jest zatem do ewentualnego wpływu ich metabolitów
zawartych  w  produkcie,  jak  równieŜ  uwolnionych  w  trakcie  lizy  komórek  w  przewodzie
pokarmowym.

Znacznie większe oddziaływanie na zdrowie człowieka mają napoje typu „bio”. W skład

tych  produktów  wchodzi  oprócz  typowych  bakterii  fermentacji  mlekowej  tzw.  mikroflora
jelitowa,  której  naturalnym  środowiskiem  bytowania  jest  przewód  pokarmowy  człowieka.
Bakterie  te  oprócz  wytwarzania  korzystnych  dla  zdrowia  człowieka  metabolitów,  mają
zdolność do rozmnaŜania w treści jelit, jak równieŜ adhezji do powierzchni ścian nabłonka i
zasiedlania  błony  śluzowej  jelit.  Do  drobnoustrojów,  którym  przypisuje  się  szczególne
właściwości probiotyczne nleŜą: L. acidophilus, L. paracasei ssp. paracasei lub L. paracasei
biovar. shirota, L. casei, L. rhamnosus, L. reuterii, L. gasseri, Bifidobacterium adolescentis,
Bifidobacterium  bifidum,  Bifidobacterium  breve,  Bifidobacterium  infantis,  Bifidobacterium
longum,  Pedicoccus  acidilactici,  Enterococcus  faecium,  Propionibacterium  freudenreichii,
Saccharomyces boulardii.

Nie wszystkie szczepy naleŜące do danego gatunku bakterii odpowiadają kryteriom

probiotyków o udokumentowanych właściwościach. Tylko niektóre z tych szczepów, a nawet
ich biotypy wykazują cechy probiotyczne. Nie wszystkie szczepy naleŜące do danego gatunku
bakterii  odpowiadają  kryteriom  probiotyków  o  udokumentowanych  właściwościach.  Tylko
niektóre z tych szczepów, a nawet  ich biotypy wykazują cechy probiotyczne. NaleŜy równieŜ
zaznaczyć, Ŝe nie kaŜdy szczep wykazuje wszystkie cechy przypisywane probiotykom, moŜe
to być tylko jedna lub kilka z nich. WaŜne jest zatem aby dokładnie sprecyzować jaki szczep
wprowadzony jest do jogurtu i jakie właściwości posiada. NaleŜy równieŜ zaznaczyć, Ŝe nie
kaŜdy szczep wykazuje wszystkie cechy przypisywane probiotykom, moŜe to być tylko jedna
lub kilka z nich. WaŜne jest zatem aby dokładnie sprecyzować jaki szczep wprowadzony jest
do  jogurtu  i  jakie  właściwości  posiada.  W  związku  z  faktem,  Ŝe  dotychczas  większość  z
badań  nad  właściwościami  probiotycznymi  szczepów  prowadzono  na  zwierzętach  lub  in
vitro,  uwaŜa  się,  Ŝe  wiele  przypisywanych  tym  bakteriom  cech  nie  jest  dostatecznie
udokumentowanych i z naukowego punktu widzenia powinny być one traktowane raczej jako
hipotezy.  Dopiero  dalsze  badania  kliniczne  na  ludziach  pozwolą  na  potwierdzenie  ich
korzystnego oddziaływania na organizm człowieka.

Wpływ na mikroflorę przewodu pokarmowego

Podstawową i najlepiej udokumentowaną rolą, jaką probiotyki odgrywają w

przewodzie  pokarmowym  człowieka  jest  normalizacja  mikroflory  jelitowej.  Naturalna
mikroflora  człowieka  bytuje  zarówno  na  wewnętrznych,  jak  i  zewnętrznych  powierzchniach
ciała,  a  szczególnie  obficie  w  przewodzie  pokarmowym.  Jest  to  tak  zwana  mikroflora
autochtoniczna  odgrywająca  bardzo  waŜną  rolę  w  utrzymaniu  zdrowia  i  prawidłowych

funkcji człowieka. Drugi typ mikroflory stanowi mikroflora przejściowa tzw. allochtoniczna,
pochodząca  ze  środowisk  otaczających  człowieka,  w  tym  równieŜ  mikroflora
chorobotwórcza.  Mikroflora  allochtoniczna  rywalizuje  o  zasiedlanie  miejsc  z  mikroflorą
autochtoniczną.  Człowiek  posiada  ustabilizowany  i  dojrzały  ekosystem  mikroflory  jelitowej.
Wiele  jednak  czynników  środowiskowych  takich  jak:  zanieczyszczenia  Ŝywności
substancjami  toksycznymi,  leczenie  chemioterapeutyczne,  antybiotykoterapia,  radioterapia,
infekcje wirusowe, niewłaściwe Ŝywienie i stresy psychiczne powodują zakłócenie naturalnej
równowagi tego systemu i mogą umoŜliwiać kolonizację przez bakterie allochtoniczne, w tym
równieŜ  patogenne.  SpoŜywanie  Ŝywych  baterii  o  właściwościach  probiotycznych  w  postaci
mlecznych  napojów  fermentowanych  pozwala  na  przywrócenie  naturalnego  składu
mikroflory  jelitowej,  zapobiegając  infekcjom  i  takim  ich  objawom  jak  biegunki,  wzdęcia  i
zaburzenia trawienia.

W kontroli układu mikroflory jelitowej człowieka zasadniczą rolę odgrywają

metabolity  bakterii  fermentacji  mlekowej  o  aktywności  przeciwdrobnoustrojowej.  Czynniki
hamujące rozwój mikroflory patogennej moŜna podzielić na niespecyficzne – oddziaływujące
na  szerokie  spektrum  drobnoustrojów  oraz  specyficzne  –  ograniczające  się  do  wybranych
gatunków. Do czynników niespecyficznych naleŜą wzrost kwasowości, wzrost lub obniŜanie
potencjału  redoks  oraz  współzawodnictwo  o  laktozę.  Do  specyficznych  zalicza  się  zdolność
do  produkcji  substancji  antybiotykopodobnych  tzw.  bakteriocyn.  Wśród  związków
ograniczających rozwój patogenów za najistotniejsze uwaŜa się kwasy organiczne – mlekowy
i  szczególnie  aktywny  kwas  octowy,  ponadto  aldehyd  octowy,  nadtlenek  wodoru  oraz
bakteriocyny.

Aktywność przeciwnowotworowa

Bakterie mlekowe oraz mleczne produkty fermentowane wykazują aktywność

przeciwnowotworową. Właściwości te wynikają głównie z hamowania mikroflory
produkującej

enzymy

fekalne

(β-glukuronidazy,

nitroreduktazy,

azotoreduktazy),

odpowiedzialne  za  przekształcenie  substancji  prokancerogennych  do  kancerogennych.
Wykazano ponadto, Ŝe niektóre szczepy Lactobacillus są zdolne do biodegradacji azotynów,
co  zmniejsza  ryzyko  powstawania  kancerogennych  nitrozoamin.  Ponadto  Ŝywe  komórki  L.
acidophilus,  L.  casei  i  L.  delbrueckii  ssp.  bulgaricus  wyraźnie  zwiększają  zdolność
makrofagów do fagocytowania komórek nowotworowych.

Właściwości antycholesterolowe

Od wielu lat prowadzone są badania nad wpływem spoŜywania mlecznych napojów

fermentowanych  na  obniŜenie  stęŜenia  cholesterolu  we  krwi.  Wyizolowano  szczepy  L.
acidophilus  zdolne  do  asymilowania  cholesterolu  w  warunkach  beztlenowych  w  obecności
soli  Ŝółciowych.  Wykazano  duŜe  zróŜnicowanie  tej  cechy  zaleŜne  od  szczepu.  Podobne
uzdolnienia  wykazują  takŜe  niektóre  szczepy  Bifidobacterium  sp.  i  L.  plantarum.  Znaczenie
fizjologiczne tych uzdolnień bakterii dla człowieka nie jest jeszcze w pełni udokumentowane
i podlega intensywnym badaniom.

Wzmacnianie układu odpornościowego

Badania przeprowadzone in vitro oraz na zwierzętach doświadczalnych wykazały, Ŝe

spoŜywanie  jogurtów  zawierających  Ŝywe  komórki  bakterii  wzmacnia  specyficzny  i
niespecyficzny system immunologiczny gospodarza, co w konsekwencji prowadzi do wzrostu
odporności  przeciwko  bakteriom  chorobotwórczym  i  wirusom.  Przypuszczalnie  Ŝywe
bakterie  lub  ich  antygeny  mogą  się  przemieszczać  z  odcinków  jelitowych  do  krezkowych
węzłów limfatycznych i stymulować ilość limfocytów oraz zwiększać zawartość γ-interferonu
we krwi.

Tekstura jogurtów

Tekstura jest jednym z podstawowych parametrów charakteryzujących produkty

spoŜywcze  i  decydujących  o  ich  jakości.  Obejmuje  ona  wszystkie  reologiczne  i  strukturalne
(w tym geometryczne i powierzchniowe) właściwości produktu spoŜywczego które mogą być
odbierane  przez  człowieka  za  pomocą  receptorów  dotyku,  mechanicznych  oraz  –  jeśli  to
moŜliwe  –  takŜe  wizualnych  i  słuchowych.  Tekstura  ma  więc  głównie  naturę  sensoryczną,
zatem  w  jej  badaniach  naturalne  jest  stosowanie  metod  analizy  sensorycznej.  Tylko  one
pozwalają  jednocześnie  zanalizować  cały  kompleks  wraŜeń  teksturalnych,  na  podstawie
których  człowiek  wyraŜa  opinię  o  poŜądalności  określonego  produktu.  Dla  wielu
konsumentów  znaczenie  tekstury  porównywalne  jest  z  właściwościami  smakowymi.
Szczególnie dotyczy to produktów, które nie mają zdecydowanego smaku i zapachu np. ryŜu,
chleba  czy  jogurtu  naturalnego.  Metody  sensoryczne  mają  jednak  wiele  wad,  do  których
naleŜą:  czasochłonność,  wysokie  koszty  związane  z  organizacją  zespołu  oceniającego,  słaba
powtarzalność oraz zaleŜność od czynników psychofizycznych osób oceniających. Dlatego w
ostatnich  latach  coraz  większego  znaczenia  nabierają  instrumentalne  metody  pomiaru
tekstury, pozbawione powyŜszych mankamentów.

Tekstura jogurtu jest wynikiem tworzenia się pod wpływem wzrostu kwasowości

słabej  struktury  Ŝelowej  składającej  się  z  trójwymiarowej  sieci  białkowej,  w  której
immobilizowana  jest  frakcja  ciekła  (serum).  W  skład  tej  struktury  mogą  wchodzić  takŜe
egzopolisacharydy – związki wydzielane przez bakterie fermentacji mlekowej. Istnieje szereg
czynników oddziaływujących na powyŜsze właściwości i mających zasadnicze znaczenie dla
właściwej  tekstury  mlecznych  napojów  fermentowanych.  NaleŜą  do  nich  stopień  i  sposób
wzbogacenia  mleka  w  składniki  suchej  masy  (głównie  białka),  stopień  jego  obróbki
termiczno-mechanicznej,  rodzaj  bakterii  zakwasu  i  temperatura  inkubacji,  końcowa
kwasowość oraz czas i warunki przechowywania.

Niektóre szczepy bakterii stosowanych do produkcji mlecznych napojów

fermentowanych  mają  zdolność  do  wytwarzania  substancji  śluzotwórczych  tzw.
zewnątrzkomórkowych polimerów węglowodanowych zwanych egzopolisacharydami (EPS).
Poprzez  zastosowanie  szczepów  produkujących  te  związki  moŜna  w  znacznym  stopniu
poprawić  lepkość  jogurtu  i  wytrzymałość  skrzepu  oraz  ograniczyć  zjawisko  synerezy.
Dotyczy  to  szczególnie  jogurtów  mieszanych,  w  których  utworzony  podczas  fermentacji
skrzep  jest  poddawany  obróbce  mechanicznej  w  wyniku  czego  zniszczona  zostaje  struktura
sieciowa, co wpływa niekorzystnie na cechy reologiczne Ŝelu oraz sprzyja synerezie.

Egzoplisacharydy produkowane przez bakterie przyjmują dwie podstawowe formy -

śluzów występujących w formie długich włókien (łańcuchów polimerowych) migrujących w
głąb  Ŝelu  jogurtowego  lub  kapsuł  (otoczek)  otaczających  komórkę  bakteryjną.  Trudno  jest
jednoznacznie  stwierdzić  wpływ  określonej  formy  występowania  egzopolisacharydów  na
właściwości  tekstury  skrzepu  jogurtowego.  Przyjmuje  się,  Ŝe  szczepy  wytwarzające  EPS  w
formie  śluzów  dają  skrzep  o  małej  odporności  mechanicznej  –  podczas  jego  mieszania
następuje  rozerwanie  wiązań  tworzących  łańcuchy,  w  efekcie  czego  następuje  trwałe
zniszczenie  struktury  Ŝelu  i  znaczny  spadek  lepkości  a  uzyskany  jogurt  ma  konsystencję
płynną,

podczas

konsumpcji

dającą

jednakŜe

przyjemne

wraŜenie

ciągliwości.

Egzopolisacharydy  występujące  w  formie  kapsularnej  nadają  natomiast  produktowi  gęstą
konsystencję,  odporną  na  obróbkę  mechaniczną.  Ponadto  podczas  przechowywania  jogurtu
zawierającego  EPS  w  tej  formie  następuje  odbudowywanie  zniszczonej  struktury  produktu  i
wzrost  lepkości.  Jest  to  prawdopodobnie  efekt  zbrylania  się  kulistych  cząsteczek
egzopolisacharydu  jak  równieŜ  ich  wiązania  z  micelami  kazeinowymi.  Zdolność  zakwasów
jogurtowych  do  produkcji  egzopolisacharydów  jest  zazwyczaj  ujemnie  skorelowana  ze
zdolnością wytwarzania substancji smakowo-zapachowych. Szczepionki o duŜej zdolności do
syntezy  tych  związków,  które  mają  za  zadanie  przede  wszystkim  zapewnienie  produktowi
odpowiednich cech tekstury, jednocześnie nadają mu łagodny smak i zapach.

WYKONANIE

Ocena mleka surowego:
a.

oznaczanie kwasowości miareczkowej i czynnej

Wykonanie oznaczenia. Do kolby stoŜkowej odmierzyć 50 cm

mleka, dodać 2cm

fenoloftaleiny  i  miareczkować  0,25  N  NaOH  do  uzyskania  jasnoróŜowego  zabarwienia
utrzymującego  się  przez  ok.  30  sek.  Uzyskany  wynik  miareczkowania  po  przeliczeniu  na
ściśle 0,25 N NaOH i przemnoŜeniu przez 2, daje kwasowość  w stopniach Soxhleta-Henkla

SH.

pH zmierzyć za pomocą pehametru.

oznaczanie gęstości

Wykonanie. Przygotowaną próbkę mleka o temperaturze moŜliwie bliskiej 20

C naleŜy

wlać ostroŜnie po ściance (w celu uniknięcia spienienia) do suchego (lub popłukanego
badanym mlekiem) cylindra o pojemności ok. 250 cm

w ilości pozwalającej na swobodne

zanurzenie się laktodensymetru. Następnie powoli opuszczać do mleka czysty i suchy
laktodensymetr do poziomu odpowiadającego na trzpieniu ok. 30

Ld i pozostawić tak, aby nie

dotykał on ścianek cylindra. Po kilku sekundach odczytać ilość

Ld z dokładnością do 0,2

według menisku górnego utworzonego przez mleko wokół trzpienia. Pomiar gęstości mleka
powinno przeprowadzać się w temp. 20

JeŜeli temperatura jest nieznacznie niŜsza lub wyŜsza od nominalnej to naleŜy odczytać

gęstość mleka z odpowiednich tablic.

oznaczanie obecności komórek somatycznych metodą Whiteside’a

Wykonanie. Na szkiełku przedmiotowym wymieszać za pomocą bagietki 5 kropli mleka z 1
kroplą  1N  NaOH.  Zmianę  konsystencji  oceniać  po  20  sekundach  na  ciemnozielonym  tle.
RozróŜnia się następujące stopnie: (+), (+ +), (+ + + ), (+ + + +), na określenie śluzu lub strątu
od  najsłabszego,  ledwie  dostrzegalnego(+)  do  oznaczonego  jako  (+  +  +  +)  bardzo  silnego
ześluzowacenia.  Przy  reakcji  ujemnej  (-)  nie  obserwuje  się  Ŝadnych  zmian  konsystencji
mleka, przy reakcji wątpliwej (

) na początku mieszania równieŜ nie obserwuje się Ŝadnych

zmian, ale pod koniec daje się zauwaŜyć niewyraźne, drobne cząstki dyspersyjne.

Interpretacja wyników.

Reakcja dodatnia w próbie Whiteside’a świadczy o zwiększonej ilości komórek

somatycznych w mleku, a tym samym występowaniu stanu zapalnego wymion u krów, od których badane mleko
pochodzi.

Rys. 2. Wzorzec odczytu reakcji w teście Whiteside’a

wykrywanie obecności substancji hamujących – test Polutest M

Zasada metody.

Dyfuzyjny test wskaźnikowy Polutest jest preparatem w postaci proszku zawierającym

odpowiednio  dobrany  szczep  testowy  Bacillus  stearothermophilus,  charakteryzujący  się  duŜą  wraŜliwością  na
obecność substancji hamujących, oraz wskaźnik pH pozwalający na zajście reakcji barwnej. Prawidłowy wzrost
mikroorganizmów  oraz  wytwarzanie  kwasu  zachodzące  podczas  inkubacji  powodują  zmianę  barwy  wskaźnika
pH  z  purpurowej  na  Ŝółtą.  Obecność  w  mleku  substancji  hamujących  wzrost  drobnoustrojów  powoduje,  Ŝe
barwa  wskaźnika  pH  pozostaje  niezmieniona.  Substancje  hamujące  wykrywane  za  pomocą  testu  obejmują:
antybiotyki  (penicylina,  becytracyna,  tetracyklina  i  jej  pochodne,  streptomycyna,  neomycyna,  erytromycyna,
linkomycyna), preparaty farmaceutyczne, środki dezynfekujące i myjące (np. soda, woda utleniona, podchloryn
sodowy i in.).

Wykonanie.  Do  probówki  zawierającej  preparat  wprowadzić  0,3  ml  zimnej,  sterylnej  wody
destylowanej  i  energicznie  wymieszać  poprzez  kilkakrotne  wstrząśnięcie  w  celu
równomiernego  uwodnienia  preparatu.  Powstały  po  uwodnieniu  Ŝel  ma  barwę  purpurowo-
fioletową. Na powierzchnię Ŝelu nanieść  0,1 ml badanego mleka o kwasowości 6,0-7,5

(pH 6,6-6,8) a następnie inkubować w termostacie w temperaturze 68

C lub w łaźni

wodnej w temperaturze 65

C przez 3 godziny. Po zakończeniu inkubacji ocenić barwę

probówki.

Interpretacja wyników.

Zabarwienie sino-niebieskie lub purpurowe wskazuje na obecność substancji

hamujących w badanej próbce mleka, zaś barwa Ŝółto-kremowa na ich brak. W przypadku wyniku wątpliwego
(barwa niebiesko-Ŝółta) przedłuŜyć inkubację o 0,5 h. JeŜeli po tym czasie barwa nie zmieni się wynika naleŜy
uznać  za  ujemny  tj.  brak  substancji  hamujących  w  próbce.  Obecność  antybiotyków  w  mleku  jest
niedopuszczalna  ze  względów  higienicznych  oraz  technologicznych.  Powodują  one  bowiem  zahamowanie
rozwoju  celowo  dodanych  do  mleka  kultur  drobnoustrojów  w  trakcie  produkcji  mlecznych  napojów
fermentowanych i serów.

oznaczanie zawartości tłuszczu

Wykonanie. Do tłuszczomierza Gerbera odmierzyć automatyczną pipetą 10 cm

kwasu

siarkowego, dodać ostroŜnie po ściance 11 cm

mleka, a następnie 1 cm

alkoholu

izoamylowego uwaŜając , aby nie zwilŜyć nim szyjki, gdyŜ staje się wtedy śliska i nie trzyma
korka. Tłuszczomierz zakorkować i trzymając przez suchą ściereczkę, aby nie ulec
poparzeniu dokładnie wymieszać jego zawartość, po czym wstawić korkiem w dół do łaźni
wodnej o temp. 65-70

C na 5-10 min. Od czasu do czasu mieszać zawartość tłuszczomierza.

Wstawić tłuszczomierz do wirownicy Gerbera i wirować przez 5 min. z szybkością 1000-
1200 obr/min. Po odwirowaniu wyjąć tłuszczomierze uwaŜając, aby część kalibrowana była u
góry i w tym połoŜeniu wstawić na 5 min. do łaźni wodnej o temp. 65

C a następnie

odczytać zawartość tłuszczu wg dolnej krawędzi menisku, trzymając przy tym tłuszczomierz
pionowo tak aby menisk był na wysokości oczu.

obliczanie zawartości suchej masy beztłuszczowej wg wzoru Fleischmanna

s.m.b. = S - t

gdzie: S – zawartość suchej masy, %

      t – zawartość tłuszczu, % (wg Gerbera)
      d – gęstość wg laktodensymetru
      s.m.b. – sucha masa beztłuszczowa, %.

100

665

−

2. Produkcja mlecznych napojów fermentowanych:

Jogurt probiotyczny o znormalizowanej zawartości s.m.b.– punkty 2.1 a, b, c,
d, e, h, i, 2.2

II.

Maślanka/ Kefir luksusowy o znormalizowanej zawartości s.m.b.– - punkty
2.1 a, b, c, d, e, h, i, 2.4

2.1.Przygotowanie mleka.

Podgrzewanie i wirowanie. Przeznaczone do przerobu mleko podgrzewa się do temp.
45

C i poddaje odwirowaniu w wirówce odtłuszczającej.

Oznaczanie zawartości tłuszczu w mleku odtłuszczonym i śmietance.

Normalizacja  zawartości  tłuszczu.  W  zaleŜności  od  rodzaju  produktu  sporządza  się
odpowiednie  ilości  mleka  o  określonej  zawartości  tłuszczu  wg  instrukcji
prowadzącego zajęcia. Konieczne ilości mleka odtłuszczonego i śmietanki oblicza się
stosując  kwadrat  Pearsona,  sprawdzając  poprawność  obliczeń  za  pomocą  bilansu
jednostek  tłuszczowych.  Normalizacji  dokonuje  się  metodą  zbiornikową  poprzez
odmierzenie  i  dokładne  wymieszanie  odpowiednich  ilości  mleka  odtłuszczonego  i
śmietanki.

Oznaczanie gęstości w mleku normalizowanym

Normalizacja  zawartości  suchej  masy  beztłuszczowej.  Mleko  wyjściowe  normalizuje
się  odtłuszczonym  mlekiem  w  proszku  do  zawartości  s.m.b  11,5%  (jogurt)  lub  11%
(kefir luksusowy 2% tł). Potrzebną do normalizacji ilość mleka w proszku wylicza się
z kwadratu Pearsona. Aby skorzystać z tego wzoru najpierw naleŜy ustalić procentową
zawartość  suchej  masy  w  mleku  wyjściowym  wg  wzoru  Fleischmana:

S – zawartość suchej masy, %

t – zawartość tłuszczu, % (wg Gerbera)
d – gęstość wg aerometru

a następnie zawartość suchej masy beztłuszczowej (s.m.b.)

W kolejnym etapie oblicza się dodatek mleka w proszku, zakładając, Ŝe

zawiera on 96% s.m.b. oraz Ŝe chcemy otrzymać 2 litry (2000 ml) mleka
znormalizowanego korzystając z kwadratu Pearsona:

100

665

−

Obliczoną ilość mleka w proszku rozpuszcza się dodając stopniowo mleko o temp.
45

C w proporcji 1 część objętościowa proszku i 5 części mleka mieszając do

uzyskania jednolitej masy. Następnie dodać drugą taką samą porcję ciepłego mleka,
całość dokładnie wymieszać, przecedzić przez tampon z waty na sitku i złączyć z
pozostałą ilością mleka przeznaczonego do produkcji.

Dodatek stabilizatora. W celu uzyskania skrzepu o lepszych parametrach
reologicznych moŜna stosować dodatek odpowiednich preparatów dopuszczonych
przez władze sanitarne, wg instrukcji producenta.

Dodatek cukru i aromatów (jogurty smakowe).

Podgrzewanie i homogenizacja. Znormalizowane mleko podgrzewa się do temp. 65

i poddaje homogenizacji przy ciśn. ok. 15 MPa.

Pasteryzacja i chłodzenie. Bezpośrednio po homogenizacji mleko poddaje się
pasteryzacji w temp. 90

C przez 10 minut. Spasteryzowane mleko schładza się do

temp. inkubacji: ok. 45

C (jogurt), 38

C (jogurt probiotyczny) lub ok. 22

C (kefir,

maślanka lub mleko ukwaszone).

2.2. Produkcja jogurtu stałego (metoda termostatowa)

Mleko  przygotowane  wg  p.  1  zaszczepia  się  zakwasem  jogurtowym  w  ilości  ok.  3-5%
(szczepionka  liofilizowana  DVS  –  YC-180  lub  ABT1),  rozlewa  do  jałowych  słoików  i
inkubuje  w  temp.  42-45

C do uzyskania pH ok. 4,7 (ok. 4 godziny) – jogurt klasyczny

(szczepionka YC-180) lub w temperaturze 37-38

C (9-12 godz.) – jogurt probiotyczny

(szczepionka ABT-1). Gotowy jogurt chłodzi się do temp. 4

C (łaźnia wodna, lodówka).

2.3. Produkcja jogurtu mieszanego (metoda zbiornikowa)

Mleko  przygotowane  wg  p.  1  zaszczepia  się  zakwasem  jogurtowym  jw.  inkubuje  się  w
zbiorniku do pH ok. 4,7  (ok. 4 godziny), poczym powolnie mieszając chłodzi się na łaźni
wodnej  do  temp.  ok.  20

C, dodając ewentualnie dodatki smakowe. Następnie jogurt

rozlewa się do opakowań i schładza do temp. 4

2.4. Produkcja maślanki/ kefiru (metoda termostatowa)

Mleko przygotowane wg p. 1 zaszczepia się zakwasem kefirowym w ilości ok. 3%
(zakwas roboczy na bazie grzybków kefirowych lub liofilizowany DVS), rozlewa do
opakowań i inkubuje w temp. ok. 22

C. Po uzyskaniu skrzepu obniŜa się temp. do 8-10

i w tej temp. prowadzi się dojrzewanie w czasie 1-3 dni.

11,5-jogurt

11 – maślanka/

kefir

cz. wag. mleka w proszku

cz. wag. mleka

% s.m.b. w mleku

cz. wag. mleka znormalizowanego

2000

cz. wag. mleka znormaliz.

cz. wag. mleka w proszku

= x

dodatek mleka w proszku w g ;

(2000 –

) – ilość mleka w ml.