محصولات لبنی تخمیری مانند ماست به دلیل غنی بودن از پپتیدهای زیست‌فعال، کربوهیدرات‌های هیدرولیز شده، ویتامین‌ها و مواد معدنی، با تأثیر مثبت خود بر سلامت انسان مرتبط هستند و به‌طور گسترده در سطح جهانی مصرف می‌شوند. ماست و محصولات مرتبط با آن توسط تخمیر شیر با استفاده از استارتر کالچرها و عمدتاً باکتری‌های اسید لاکتیک تهیه می‌شوند. ماست با همکاری اولیه استرپتوکوکوس ترموفیلوس و لاکتوباسیلوس بولگاریکوس تولید می‌شود. در ابتدا استرپتوکوکوس ترموفیلوس که به اکسیژن مقاوم است، اسیدی شدن را شروع می‌کند و pH را به 5.2 کاهش می‌دهد در حالی که درpH 4/4 رشد اسیدیته توسط لاکتوباسیلوس بولگاریکوس انجام می‌شود. در این pH، تخمیر با سرد شدن سریع تا دمای ۴ درجه سانتیگراد متوقف می‌شود. شرایط اسیدی مطلوب ماست تجاری باید در محدوده ۷-۹ میلی‌گرم در گرم اسید لاکتیک و pH 4-4.4 باشد تا از طعم اسیدی بیش از حد محصول جلوگیری شود. باکتری Lb مقاوم به اسید در طول نگهداری در یخچال، حمل و نقل و بازاریابی به تولید اسید لاکتیک با سرعت آهسته ادامه می‌دهد که منجر به پدیده شناخته شده اسیدی شدن بعد از فرآیند انعقاد می‌شود.
فاکتورهای تاثیرگذار بر روی اسیدی شدن بعد از انعقاد
پارامترهای کیفی هر محصول لبنی تخمیری تحت تأثیر عوامل متعددی از جمله استارترکالچر، ترکیب شیر، دما و pH، همگن شدن و همزدن، پری و پروبیوتیک‌ها، و مواد بسته‌بندی قرار می‌گیرد.
۱. نوع استارتر کالچر
استارترکالچرها به طور گسترده براساس مورفولوژی (میله یا کوکسی)، مسیر تخمیر (همو- تخمیر اختیاری یا هتروفرمنتاتیو)، دمای گرمخانه‌گذاری (مزوفیل یا ترموفیل)، و ترکیبات (مخلوط یا تعریف شده) طبقه‌بندی می‌شوند. بیشتر استارترهای لبنی مورد استفاده در طی تخمیر شیر متعلق به جنس لاکتوکوکوس، استرپتوکوک، لوکونوستوک، و لاکتوباسیل است. برای جلوگیری از اسیدی شدن بعد از انعقاد، واحدهای تولید کننده ماست از استارترهایی با نسبت کوکسی/ باسیل بالا استفاده می‌کنند که این امر منجر به کاهش تولید ترکیب طعم‌دهنده اصلی ماست یعنی استالدئید می‌شود. تغییرات ژنتیکی سویه خاص در یک استارترکالچر منجر به تنوع در فعالیت آنزیمی شده و توسعه اسید بعد از انعقاد را کاهش می‌دهد.
۲. ترکیبات شیر
توسعه اسید بعد از انعقاد بسته به شیر نشخوارکنندگان مختلف، ترکیب شیر، سطح کل مواد جامد، و برهمکنش بین اجزای شیر متفاوت است. سویه LB رشد و اسیدی‌سازی سریع‌تر، و فعالیت پپتیدازی بیشتر را در شیر بز نشان داد. به طور مشابه، شیر بز اسیدسازی سریع‌تری در طول تولید ماست و pH ثابت در محدوده 4.1 در طول دوره‌ی نگهداری نشان داد، در حالی که در ماست تهیه شده از نسبت ۵۰:۵۰ شیر گاو و بز، pH برابر با 3.9 بود. پتانسیل بالاتر توسعه اسید بعد از انعقاد ST در شیر در مقایسه با بستر گیاهی (وزن برابر ۱۰٪ پودر جو دوسر هیدرولیز شده و شیر سویا) مشاهده شد. پودر شیر خشک بدون چربی (SMP)، پودر پروتئین شیر (MPC)، و کازئین هیدرولیزات (CH) تفاوت معنی‌داری را در زمان تخمیر در مقایسه با شیر خالص نشان دادند، و کازئین هیدرولیزات سرعت تخمیر و پایداری پروبیوتیک را بهبود بخشید. ماست غنی‌شده با کازئین هیدرولیزات با درجه اسیدی شدن متفاوت (۸.۵٪، ۱۴.۶٪ و ۲۶.۷٪) pH بالاتری (۴.۳۷-4.18) پس از چند روز ذخیره‌سازی نشان داد که نشان دهنده پتانسیل کنترل توسعه اسید بعد از انعقاد است. با این حال، غلظت بالاتر کازئین هیدرولیزات منجر به تلخی و ویسکوزیته پایین در ماست می‌شود.
تغییر در اجزای شیر به ویژه پروتئین و لاکتوز باعث تسریع اسیدسازی در مراحل قبل و بعد از تخمیر می‌شود. شیر بدون چربی و شیر کامل تیمار شده با آنزیم ترانس گلوتامیناز (۴۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲ ساعت) قبل از تخمیر، به دلیل کاهش اندازه منافذ ژل، ظرفیت نگهداری بیشتر پیوندهای (γ-Glu)-Lys، توزیع منظم پروتئین‌ها و کاهش پپتیدهای با وزن مولکولی کم مورد نیاز برای رشد میکروبی، توسعه اسید بعد از انعقاد ماست را در طول دوره نگهداری کاهش داد. کاهش محتوای لاکتوز در شیر بدون چربی به کمتر از ۲٪ یک استراتژی جایگزین برای جلوگیری از توسعه اسید بعد از انعقاد است، اما یک لخته نرم ایجاد می‌کند. معمولاً انعقاد خوب با لاکتوز بالای ۲٪ به دست می‌آید و پروتئین بیش از ۸٪ منجر به افزایش ویسکوزیته می‌شود.
۳. دما و pH
خنک شدن سریع ماست در شرایط یخچالی (زیر ۱۰ درجه سانتیگراد)، مهمترین عامل در کنترل pH نهایی آن (4.4-۴) با محدود کردن فعالیت متابولیکی استارتر است. ذخیره‌سازی در دمای کمتر از ۱ درجه سانتیگراد برای کنترل اسیدیته ماست استفاده می‌شود. با این حال، رویکردهای مشابه به دلیل فعالیت باقیمانده میکروارگانیسم‌ها قادر به جلوگیری از اسیدی شدن پس از انعقاد نیستند. ماست تهیه شده با شیر گوسفند تازه به دلیل ظرفیت بافری بالاتر، حساسیت بیشتری نسبت به ماست تهیه شده با شیر منجمد/ ذوب‌شده نسبت به توسعه اسید بعد از انعقاد نشان داد.
pH پایان تخمیر همچنین ممکن است بر فعالیت استارترکالچر، میزان اسیدهای ارگانیک، سرعت تشکیل ژل و بقای پروبیوتیک تأثیر بگذارد. ماست حاوی پروبیوتیک دارای پروتئولیز افزایش یافته است که میزان آن به pH پایان تخمیر و سویه پروبیوتیک بستگی دارد. پروتئولیز تقویت شده، بقای بیشتر لاکتوباسیلوس بولگاریکوس و تولید اسید ارگانیک بالاتر را نشان داد که دلیل آن در دسترس بودن اسیدهای آمینه آزاد و پپتیدهای تولید شده در طول پروتئولیز است.
۴. هموژنیزاسیون و همزدن
در طول تولید ماست، شیر به طور کلی در فشار ۱۸-۱۰ مگاپاسکال و دمای 65-55 درجه سانتیگراد همگن می‌شود تا از جدا شدن چربی جلوگیری کند و ثبات، سفیدی، ویسکوزیته، و ظرفیت نگهداری آب را بهبود بخشد. هموژنیزاسیون اندازه کروی چربی را کاهش می‌دهد که ترکیب بهتر چربی را در شبکه پروتئینی ایجاد می‌کند، بنابراین تعامل چربی با کازئین و پروتئین آب پنیر دناتوره شده را در طی افزایش اسیدیته تقویت می‌کند و متعاقباً ویژگی‌های ژل را بهبود می‌بخشد.
ماست براساس بافت و روش تولید، به دو نوع قالبی (تخمیر شده در ظروف) و همزده (با صافی یا ماست یونانی) تقسیم می‌شود. ماست همزده، ویسکوز، خامه‌ای، و دارای بافتی صاف در مقایسه با ساختار ژل پیوسته ماست قالبی است. تبدیل ماست قالبی به نسخه همزده آن، ظرفیت نگهداری آب بهتری را نشان داد، اما بافت دانه شنی قابل توجهی را به دلیل توانایی ژل‌های همزده برای بازیابی ساختار خود در طی توسعه اسید در شرایط نگهداری در یخچال نشان داد.
۵. پری و پروبیوتیک‌ها
پروبیوتیک‌ها میکروارگانیسم‌های زنده‌ای هستند که در صورت مصرف به مقدار کافی سلامت میزبان را افزایش می‌دهند. محصولات لبنی تخمیری به عنوان یک بستر عالی برای ترکیب پروبیوتیک‌ها عمل می‌کنند، زیرا این محصولات علاوه بر ایجاد تراکم مواد مغذی عالی، رشد پروبیوتیک‌ها را در مرحله تخمیر افزایش می‌دهند. استارترکالچرهای ترکیبی پروبیوتیک‌ها با استارترهای لاکتیک اسید بر توسعه اسید بعد از انعقاد تأثیر می‌گذارند. ماست تهیه شده با استرپتوکوکوس و پروبیوتیک Bifidobacterium lactis به دلیل توانایی محدود بیفیدوباکتریوم برای تولید اسید در دمای یخچال، توسعه اسید بعد از انعقاد کمتری داشت. ماست سویای سین‌بیوتیک تهیه شده با ترکیبی از پروبیوتیک‌ها (لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس، لاکتوباسیلوس پلانتاروم و لاکتوباسیلوس رامنوسوس) بیشترین کاهش pH را برای ترکیب L.plantarum و L. rhamnosus در مقایسه با سایر ترکیبات منفرد یا دوتایی در طی نگهداری در دمای ۴ درجه سانتیگراد به مدت ۲۸ روز نشان داد.
پری‌بیوتیک‌ها ترکیبات غذایی غیرقابل هضم هستند که به طور خاص توسط گروه میکروب‌های مفید موجود در میکروبیوم روده استفاده می‌شوند و در نتیجه سلامت میزبان را ارتقا می‌دهند. گالاکتوالیگوساکاریدها (GOS) و فروکتوالیگوساکاریدها دو پری‌بیوتیک رایج هستند که اغلب به عنوان غذا توسط پروبیوتیک‌ها استفاده می‌شوند. مطالعات متعددی نقش پری‌بیوتیک‌ها را در تقویت رفتار تخمیری و سرعت توسعه اسید بعد از انعقاد پیشنهاد کردند. شیر بدون چربی غنی‌شده با لاکتولوز (۴٪) افزایش سرعت اسیدی شدن را در تخمیر با LDB، Lactobacillus acidophilus و Lactobacillus rhamnosus نشان داد. لاکتوباسیلوس اسیدوفیلوس بالاترین میزان توسعه اسید بعد از انعقاد (۴٪) را بعد از روز هفتم و سی و پنجمین روز به دلیل قدرت متابولیسم بیشتر بخش فروکتوز نشان داد. به طور مشابه، تأثیر کالچرهای مشترک حاوی پروبیوتیک‌ها و پری‌بیوتیک‌ها (مالتودکسترین، پلی‌دکستروز و اولیگوفروکتوز) بر سرعت تخمیر محصولات تخمیری مبتنی بر شیر بدون چربی بررسی شد. الیگوفروکتوز و پلی‌دکستروز رشد پروبیوتیک‌ها را با بالاترین اثر مثبت بر B. lactis تکمیل کردند و هر سه پری‌بیوتیک باعث تحریک توسعه اسید بعد از انعقاد شدند. براساس مطالعات ذکر شده در بالا، این نتیجه قطعی است که پری‌بیوتیک‌ها بدون شک می‌توانند به دلیل استفاده انتخابی از سویه‌های خاصی از پروبیوتیک‌ها، توسعه اسید بعد از انعقاد را در محصولات لبنی تخمیری را تقویت کنند.
۶. مواد بسته‌بندی
ترکیبات مختلف مانند فویل آلومینیومی/ پلاستیک، کاغذ/ پلاستیک لمینت، HIPS ترموفرم شده (پلی‌استایرن مقاوم به ضربه)، ظروف شیشه‌ای، ، بطری‌های HDPE (پلی اتیلن با چگالی بالا) و کیسه‌های LDPE (پلی‌اتیلن با چگالی کم) رایج‌ترین گزینه‌های موجود برای محصولات تخمیری لبنی ماست قالبی و همزده است. در ظروف اتیلن وینیل الکل (EVOH) و شیشه‌ای، توسعه اسید بعد از انعقاد بالاتری گزارش داده شده است. این مواد بسته‌بندی با ممانعت بالا منجر به پتانسیل اکسایش و کاهش منفی به دلیل مصرف اکسیژن توسط میکروب‌ها شده و شرایط استرس‌زا برای میکروفلور هوازی ایجاد می‌کند. مشخص شد که ظروف پلی‌پروپیلن، پلی‌استایرن و شیشه توسعه اسید بعد از انعقاد در ماست صفر و ۴٪ چربی، تأثیر معنی‌داری بیشتر در ماست ۴٪ چربی در ظروف پلی‌پروپیلن و کمترین تأثیر در ماست ۰٪ چربی در ظروف شیشه‌ای دارند. تجزیه و تحلیل توسعه اسید بعد از انعقاد ماست پروبیوتیک در ظروف پلاستیکی با نرخ انتقال اکسیژن متفاوت (OTR) و غنی‌شده با آنزیم گلوکزاکسیداز، نرخ توسعه اسید بعد از انعقاد بالاتری را در ظروف دیگر با OTR کمتر نشان داد. این ظروف دارای اکسیژن محلول کمتر و تعداد میکروفلور پروبیوتیک بالاتری بودند.
گزارش شده در مورد بسته‌بندی اتمسفر اصلاح شده (MAP) ماست با تزریق نیتروژن در فضای خالی بالای سر ظروف ماست باعث کاهش اکسیژن باقیمانده به 0.2-0.1٪ و افزایش ماندگاری آن به ۸ ماه در دمای ۴.۴ درجه سانتیگراد شد. بنابراین، مواد بسته‌بندی باید پس از در نظر گرفتن نوع استارتر و متابولیسم آن، ترکیب مواد غذایی و شرایط نگهداری برای کنترل پست اسید، با دقت انتخاب شود.
نتیجه‌گیری
ماست و دیگر محصولات لبنی مرتبط دارای الگوی مصرف گسترده‌ای در سراسر جهان هستند. کیفیت چنین محصولاتی در طول ذخیره‌سازی و حمل و نقل با زنجیره سرد به دلیل فعالیت متابولیکی باقیمانده استارترهای زنده که منجر به پست اسید می‌شوند، کاهش می‌یابد، که به نوبه خود باعث کاهش ماندگاری محصول و پذیرش مصرف‌کننده شده و حتی برای پایداری پروبیوتیک‌ها نیز مضر است. این پدیده در کشورهای استوایی و کشورهای فقیر از منابع شایع‌تر است، از این رو، علاقه فزآینده‌ای برای مهار پست اسید بدون تأثیر بر کیفیت محصول وجود دارد. فاکتورهایی مانند نوع استارترکالچر، ترکیبات شیر، پارامترهای فرآیند تولید، پری و پروبیوتیک‌ها، و مواد بسته‌بندی، عوامل تاثیرگذار بر توسعه اسید بعد از انعقاد در ماست و محصولات لبنی تخمیری هستند.
منبع:
Deshwal, G.K., Tiwari, S., Kumar, A., Raman, R.K. and Kadyan, S., 2021. Review on factors affecting and control of post-acidification in yoghurt and related products. Trends in food science & technology, 109, pp.499-512. DOI: 10.1016/j.tifs.2021.01.057
