Aula leite fermentado 2010[1]

Prévia do material em texto

*
Leites Fermentados
Profª Caroline Dellinghausen Borges
Universidade Federal de Pelotas
Centro de Ciências Químicas, Farmacêuticas e de Alimentos
Química de Alimentos
*
1 Introdução
Definição
Leites Fermentados são os produtos obtidos por fermentação lática mediante ação de cultivos de microorganismos específicos, ocorrendo coagulação e diminuição do pH do leite de diferentes espécies (vaca, ovelha, cabra e, em alguns casos, búfala e égua), ou reconstituído, adicionados ou não de outras substâncias alimentícias, adicionados ou não de outros produtos lácteos;
 Estes microorganismos específicos devem ser viáveis, ativos e abundantes no produto final durante seu prazo de validade.
*
Há muitos tipos de leite fermentado que diferem principalmente nos microrganismos responsáveis pela fermentação e também na tecnologia utilizada;
*
Quefir ou Kefir
Produto resultante da fermentação do leite pelos fermentos contidos nos grãos de quefir ou por adição de levedura de cerveja e fermentos lácteos como Lactobacillus kefir, Leuconostoc, Lactococcus e Acetobacter;
Os grãos de kefir apresentam forma irregular (couve-flor), brancos ou amarelos, consistência elástica;
Constituídos por Kluyveromyces marxianus, Saccharomyces omnisporus, Saccharomyces cerevisae, Saccharomyces exiguus, Lactobacillus casei, Bifidobacterium e Streptococcus salivarius thermophilus;
Leite acidófilo
Produto resultante da ação do Lactobacillus acidophilus sobre o leite;
2 Tipos de leites fermentados
*
Kumys 
Produto cuja fermentação se realiza com cultivos de Lactobacillus delbrueckii bulgaricus e Kluyveromyces marxianus, originalmente com leite de égua;
Nata fermentada
Tradicionalmente era obtido através da fermentação do soro ou nata resultante da fabricação da manteiga. Atualmente obtida pela fermentação do leite por Lactococcus lactis, Lactococcus cremoris, Lactococcus diacetylactis e Leuconostoc cremoris.
Coalhada
Produto resultante da ação de fermentos lácteos mesófilos individuais ou mistos produtores de ácido lático sobre o leite;
*
1%
Após deve-se peneirar a coalhada para recuperar os grão de kefir
*
Iogurte 
Produto oriundo da fermentação do leite por 2 microrganismos, o Lactobacillus delbrueckii bulgaricus e o Streptococcus salivarius thermophilus, em simbiose à temperatura de 42ºC. 
Bebida láctea
Utiliza o mesmo processo para a produção de iogurte, porém, é utilizado soro de leite (líquido, concentrado ou em pó), proveniente da fabricação do queijo, que é misturado ao leite a ser fermentado, na proporção de aproximadamente 50%. Cultivos de bactérias lácticas, cultivos de bactérias lácticas específicas e/ou leite(s) fermentado(s), podem ser adicionados. 
A base Láctea deve ser de pelo menos 51% (m/m) do total de ingredientes do produto.
*
A produção é geralmente descontínua;
Os principais substratos utilizados pelos microrganismos são: lactose, e em menor grau o citrato e lactato;
O produto obtido, com maior durabilidade, tem características sensoriais e físico-químicas distintas da matéria-prima, com diferentes composições, consistência, textura, sabor e aroma;
A característica comum aos produtos lácteos, obtidos por fermentação, é a presença de ácido lácteo.
3 Características gerais
*
Características nutricionais dos iogurtes
O processo fermentativo modifica as substâncias nutritivas presentes;
Os nutrientes encontrados no produto final refletem a composição do leite;
Ex. O iogurte produzido com leite desnatado tem um conteúdo mais baixo de gordura e vitaminas lipossolúveis;
Entretanto, a fortificação do leite aumenta o conteúdo proteico e outros componentes hidrossolúveis;
Caso não haja fortificação o conteúdo proteico será quase igual a do leite (perdas 1%);
Há um aumento nos níveis de aminoácidos livres;
Durante o tratamento térmico há perda de vitaminas termolábeis e as diferenças nos processos podem originar diferenças no conteúdo de vitamina B;
*
Inicialmente há consumo das vitaminas pelos microrganismos e após são sintetizadas;
A fermentação reduz o conteúdo de lactose, entretanto quando o leite é fortificado ou concentrado, o conteúdo de lactose no produto final pode ser superior;
Poderá ocorrer limitada lipólise;
Os ingredientes adicionados também influenciam no valor nutricional.
*
Princípio relacionado a conservação
A produção de ácido láctico devido ao desenvolvimento das bactérias lácticas é uma barreira contra o alteração provocada por bactérias proteolíticas e outros Mo;
*
Classificação
A) De acordo com a tecnologia de produção:
Iogurte tradicional (consistência firme): realizado correção de sólidos solúveis e fermentado na embalagem;
Iogurte batido: realizado correção de sólidos solúveis, fermentado em tanques e adicionado ou não de frutas, geléias, polpas, sucos, etc;
Iogurte líquido “para beber”: sem correção de sólidos solúveis, fermentado em tanques e também adicionado de frutas, sucos, polpas, etc.
B) Quanto à gordura existente:
Iogurte integral: mín 3%;
Iogurte semi-desnatado: máx 2,9%;
Iogurte desnatado: máx 0,5% - há perda de vitamina A e D, pois são lipossolúveis.
4 Iogurte
*
C) Quanto à adição ou não de outras substâncias:
Iogurte natural: elaborado apenas com leite e microrganismos;
Iogurte com frutas: adicionado de polpa ou frutas em pedaços;
Iogurte flavorizado: adicionado de essências, corantes, açúcar.
*
Para iogurte tradicional e o batido
Na embalagem final para iog. tradicional
Tanque para iog. Batido ou líquido
4.1 Tecnologia de produção
*
4.1.1 Seleção da matéria-prima
Pode-se utilizar leites de diferentes espécies, mas as mais comuns são vaca, cabra e ovelha e em menor proporção de búfula;
		Tabela 1: Características do leite utilizado para produção de iogurte
*
Problema:
No leite armazenado sob refrigeração mais de 72h ocorre o desenvolvimento de microrganismos psicrotróficos, que produzem enzimas proteolíticas e lipolíticas resistentes ao tratamento térmico;
Como consequência o gel do iogurte não terá a textura desejável, pois perde-se firmeza, viscosidade e capacidade de retenção de água;
Por isto recomenda-se o aquecimento prévio, antes do armazenamento refrigerado.
*
Alguns defeitos que impedem o uso do leite na fabricação de iogurtes:
Acidez elevada;
Sabor de ranço devido a oxidação;
Leite salgado, odor desagradável ou gomoso;
Leite com baixa acidez;
Leite com resíduo de contaminantes.
*
Ingredientes obrigatórios:
 Leite e/ou leite reconstituído padronizado em seu conteúdo de gordura; 
Cultivos de bactérias lácticas e/ou cultivos de bactérias lácticas específicas;
*
Ingredientes opcionais:
 Leite concentrado, creme, manteiga, gordura anidra de leite ou butter oil, leite em pó, caseinatos alimentícios, proteínas lácteas, outros sólidos de origem láctea, soros lácteos, concentrados de soros lácteos. 
Frutas em forma de pedaços, polpa(s), suco(s) e outros preparados à base de frutas. Maltodextrinas. Outras substâncias alimentícias tais como: mel, coco, cereais, vegetais, frutas secas, chocolate, especiarias, café, outras, sós ou combinadas. Açúcares e/ou glicídios. Amidos ou amidos modificados em uma proporção máxima de 1% (m/m) do produto final.
*
4.1.2 Padronização
Além da padronização do teor de gordura que é uma pratica normal na elaboração de leite para produção de iogurte é necessário promover o enriquecimento de sólidos lácteos não gordurosos;
Função: obtenção das propriedades reológicas desejadas, através do aumento do conteúdo proteico, a fim de potencializar a viscosidade do produto e reduzir a sinerese;
É necessária no iogurte, mas dispensável kefir, kumys (consistência menos viscosa); 
Iogurte natural: 16 a 18% ESL
Iogurte batido: 13 a 14% ESL, pois neste é permitido adicionar espessantes;
*
Métodos de enriquecimento:
Adição de leite ou produtos lácteos (proteínas do soro) em pó;
Concentraçãomediante aquecimento;
Concentração mediante evaporação a vácuo;
Concentração mediante filtração por membranas.
A forma mais comum é a adição de leite em pó desnatado;
Acrescenta-se leite em pó desnatado (2 a 4%) 
Nesta etapa também pode-se adicionar açúcar (principalmente iogurte batido) na concentração de 10 a 12%;
Para acelerar o processo, a dissolução é realizada a 40-60ºC e com a ajuda de um agitador 2000rpm por até 1h dependendo do volume;
Nesta etapa também podem-se adicionar os espessantes e os estabilizantes permitidos pela legislação.
*
4.1.3 Filtração, desaeração e homogeneização
A filtração é recomendada para eliminar possíveis partículas não dissolvidas dos sólidos lácteos, que poderiam provocar a obstrução do trocador de calor;
Filtros cônicos, centrífugas, filtros de nylon ou aço inox;
A desaeração é recomendada, principalmente quando utiliza-se um cultivo que cresce em baixas taxas de oxigênio como Lactobacillus, Bifidobacterium, etc. É também aplicada para reduzir a separação do soro que ocorre na presença de gases dispersos;
A homogeneização tem a finalidade de promover uma dispersão homogênea dos constituintes da mistura base do iogurte, aumentar a viscosidade e a estabilidade do iogurte, além de melhorar as qualidades sensoriais do produto.
Para isto deve-se passar a mistura base através de um pequeno orifício a elevada pressão 15 a 20MPa no homogeneizador, o que reduz o tamanho dos glóbulos de gordura e impede sua coalescência e a formação da linha de nata. Pode ser aplicada entre a seção de regeneração e de aquecimento do trocador de calor (65°C);
*
4.1.4 Tratamento térmico
Este aquecimento tem por objetivo:
Destruir a flora natural do leite – microbiota patogênica não-esporulada e parte da deteriorante (Salmonella, Campylobacter, etc), que além de produzir contaminações, afeta o desenvolvimento das bactérias do iogurte;
Garantir que o cultivo iniciador encontre substratos livre de competidores;
Destruir a maioria das enzimas;
Desnaturar parcialmente as proteínas do soro (β-lactoglobulina), podendo criar ligações com a k- caseína, unir-se entre elas ou com outros compostos, a fim de aumentar a viscosidade do iogurte; entretanto será dependente do valor do pH e da concentração de cálcio;
*
Pela desnaturação das proteínas do soro são liberados compostos nitrogenados de baixo peso molecular que estimulam o desenvolvimento do cultivo iniciador;
Eliminar o ar, reduzindo assim o teor de oxigênio do leite tornando-o melhor para as bactérias, principalmente o L. bulgaricus.
*
Condições e equipamentos
Pode variar de 75ºC por 15 segundos a 133ºC por 1segundo.
Condições ótimos: 80 a 85ºC por 30 minutos em sistemas descontínuos – tanques abertos e 90 a 95ºC por 5 minutos em sistemas contínuos – trocador de placas;
Sistema descontínuos: todas as operações podem ser realizadas em uma cuba ou tanque multifuncional; estes tanques possuem parede dupla para a circulação do agente calefador e refrigerante, normalmente água;
Sistema contínuo: trocador de placas.
*
4.1.5 Resfriamento
Deve-se proceder o resfriamento da mistura à temperatura no geral a 40-45ºC (iogurte), mas esta temperatura dependerá das características do produto, ou seja do cultivo que será adicionado (ex. 37ºC para bactérias probióticas);
4.1.6 Inoculação do fermento lático e incubação
O cultivo iniciador pode ser encontrado na forma liofilizada, congelado ou na forma de suspensão líquida;
Grande número de microrganismos viáveis (107UFC.mL-1), e no caso do iogurte uma população equilibrada entre as duas espécies adicionadas – Streptococcus thermophilus e Lactobacilus delbrueckii bulgaricus;
Quantidade: 1 a 3% de cultura (em relação ao volume total de leite), no caso de bactérias probióticas 10% e até 30% no kumys;
*
Incubação:iogurte 42ºC (Lactobacilus delbrueckii bulgaricus 45ºC a pH 5,5 e Streptococcus thermophilus 39ºC pH 6,2 a 6,5);
Devendo permanecer nesta temperatura até atingir a acidez desejada, próximo a 4,6 levando aproximadamente 4h;
Para a fermentação lenta, inocula-se 0,5-1% de cultura e mantém-se à temperatura de 30-35ºC/16 a 20h;
No caso do cultivo de probióticos a temperatura utilizada é de 37ºC, podendo levar de poucas horas a vários dias, dependendo da cepa utilizada;
Problemas durante a fermentação:
Temperatura muito alta durante a incubação favorece a contração da coalhada e separação de soro. Temperatura baixa e, principalmente flutuações desta, durante a incubação influenciam negativamente na estrutura da coalhada, acarretando inúmeros defeitos;
A acidificação irregular pode produzir uma coalhada granulosa e arenosa no produto final.
*
Incubação na própria embalagem – consistência firme (iogurte tradicional): geralmente é utilizada câmaras multifuncionais ou túneis (ar quente e ar frio);
O leite inoculado é bombeado para a embalagem e incubado a 42ºC de 2 a 4h, até atingir a acidez desejada (0,9-0,95%), após é resfriado.
Incubação em tanques de fermentação – consistência fluida – (iogurte líquido e batido): equipamento dotado de circulação de água quente e fria, o tanque também possui sistema de agitação;
A fermentação ocorre no próprio tanque onde foi inoculado, após o alcance da acidez desejada, o coágulo é rompido por agitação iniciando o resfriamento 30ºC-20ºC, bombeado para um filtro para a eliminação de grumos, adicionado dos demais ingredientes, homogeneizado e então resfriado até 5°C.
A diferença entre o iogurte líquido e o batido é a intensidade da agitação (tempo de agitação 5 a 10 min). 
*
Quando a agitação for necessária para a quebra da coalhada, este procedimento não deverá permitir a incorporação de ar o qual pode atentar contra a estabilidade do produto final;
Se for insuficiente poderá ocorrer a formação de grumos, que liberam soro e endurecem apresentando um produto com estrutura granular e tendência a dessorar;
A agitação excessiva ocasiona a obtenção de um produto demasiadamente líquido com tendência a formação de aglomerados de gordura, constituindo um defeito.
*
Ao final da fermentação de 20 a 30% da lactose é transformada em ácido láctico;
Algumas cepas produzem polissacarídeos a partir da lactose, que contribuem para a viscosidade do produto;
□ Os leites fermentados não deverão ser submetidos a qualquer tratamento térmico após a fermentação. 
□ Os microrganismos dos cultivos utilizados devem ser viáveis e ativos no produto final e durante seu prazo de validade.
*
Expoente
*
4.1.7 Resfriamento 
Logo após atingida a acidez segue-se o resfriamento, que é um dos pontos críticos na produção de iogurte; 
Sua função é reduzir atividade metabólica da cultura “starter” e suas enzimas, controlando a acidez do produto;
A queda de temperatura de 42ºC para 18-24ºC, não pode ser brusca, deve-se evitar o choque térmico, porque este provoca o encolhimento da massa, resultando no dessoramento, esta operação não deverá ser inferior a 30 min;
Seguindo o resfriamento a 10-15ºC e após de 2 a 5ºC;
Quando o resfriamento não é efetuado no momento ideal acarreta o surgimento de 3 importantes defeitos na elaboração do iogurte. 
Excesso de acidez, desprendimento de soro e formação de grânulos ou textura arenosa. 
*
A baixa temperatura, quando da quebra do coágulo, permite que as micelas de caseína reabsorvam o soro, evitando a sinerese;
No final o produto deverá apresentar gel liso, brilhante, sem desprendimento de soro ou gases.
Recomenda-se que a temperatura final do iogurte não exceda 10ºC;
Conservação dá-se pelo pH baixo e pela temperatura de refrigeração – 15 a 20 dias de conservação;
O resfriamento pode ser realizado em trocador de calor de placas ou tubulares, no próprio tanque de fermentação ou câmaras multifuncionais.
*
Após a primeira etapa do resfriamento dependendo do iogurte podem-se adicionar sucos de frutas, polpas, pedaços de frutas, compotas, xaropes, mel, chocolate,cacu, nozes, especiarias, café, isolados ou em mistura (submetidos a algum método de conservação);
As polpas de frutas devem possuir pH e viscosidade próximo ao do iogurte, na proporção de 0,5 a 5%. Podem ser utilizados também geléias de frutas, entretanto dever-se-á tomar cuidado, pois este já possui açúcar;
Os ingredientes não lácteos deverão estar presentes numa concentração máxima de 30%.
Aditivos
*
*
Ficam excetuados da autorização do uso de acidulantes, os leites fermentados adicionados exclusivamente de glicídios (com açúcar, adoçados ou açucarados).
*
4.1.8 Acondicionamento
Polietileno de alta densidade e poliestireno;
São opacas para proteger o produto da luz e facilitar a impressão;
Embalagens termoformadas: fecha-se material multilaminar composto de alumínio e de plástico;
Fechamento é feito por termosselagem.
*
4.1.9 Exemplo de processamento de iogurte batido
*
*
4.2Aspectos microbiológicos e bioquímicos
Cultivos iniciadores
Pode ser formado por um ou mais microrganismos;
E ainda por várias cepas da mesma espécie;
As bactérias são selecionadas, principalmente, em função da produção de ácido lático a partir da lactose, produção de compostos responsáveis pelo aroma e sabor.
Características desejáveis
Pureza;
Crescimento vigoroso;
Produção de coágulo resistente;
Facilidade de conservação;
Produção de iogurte saboroso e com bom aroma;
Resistente ao açúcar;
Resistente a bacteriófagos, penicilina e outros antibióticos.
*
4.2.1 Microrganismos
Bactérias lácteas mesófilas:
Lactococcus lactis, Lactococcus cremoris, Lactococcus diacetylactis e Leuconostoc cremoris (20 a 22ºC).
Nata fermentada
Bactérias lácteas termófilas:
Lactobacillus delbrueckii bulgaricus e Streptococcus salivarius thermophilus
Iogurte
*
Streptococcus thermophilus
Cocos, 1μm de diâmetro, formam cadeias, Gram +, microaerófilos, produzem L (+)-lactato, acetaldeído e diacetil a partir da lactose, algumas cepas produzem exopolissacarídeos, temp. ótima 37-39ºC, requerem vitaminas do complexo B e alguns aminoácidos para seu crescimento; 
*
Lactobacillus delbrueckii bulgaricus
Bacilo, 0,5 a 0,8 x 2 a 9μm, encontram-se em cadeias curtas ou individualizado, produz D (+) lactato e acetaldeído a partir da lactose, outras subespécies como a lactis produz somente lactato, algumas cepas produzem exopolissacarídeos, tem. ótima 45ºC;
Os principais produtos metabólicos dos microrganismos iniciadores são ácido lático, compostos do aroma (acetaldeído e diacetil) e, às vezes, exopolissacarídeos.
*
Efeito simbiótico ou simbiose no iogurte
A proporção inicial (1/1) modifica-se rapidamente, pois:
O S. thermophilus cresça primeiro chegando a fase exponencial mais rapidamente, pelo consumo da lactose ocorre a redução do pH;
Após o acúmulo de ácido lático o L. bulgaricus inicia seu desenvolvimento; 
Quando este cresce, desdobra parcialmente as proteínas e lança ao meio aminoácidos essenciais ao S. thermophilus como valina, histidina e glicina. 
O S. thermophilus continua seu desenvolvimento, consumindo O2,, produz formiato durante o metabolismo da lactose e CO2 a partir da uréia presente no leite que favorece o L. bulgaricus;
Contudo, o desenvolvimento do S. thermophilus é inibido pela acidez antes do L. bulgaricus (pH 5 a 5,5);
Como resultado ao atingir acidez de 0,9 a 0,95% (pH 4,3) em ácido lático, instaura-se o equilíbrio novamente entre as duas espécies;
*
Isto significa que os microrganismos são mutuamente úteis. Eles necessitam um do outro para se desenvolverem;
Pois na ausência de um deles o tempo de fermentação seria superior;
A formação do aroma é mais acentuada pelo cultivo misto, sendo o L. bulgaricus a espécie fundamentalmente envolvida na liberação de acetaldeído.
*
*
*
4.2.2 Formação do gel
O coágulo do iogurte é do tipo ácido, parecido com o queijo obtido por coagulação ácida;
No queijo é desejável a sinerese para obtenção da coalhada, já no iogurte e outros leites fermentados é indesejável; 
Pela queda do pH (pH 5,3) observa-se um aumento no conteúdo de cálcio no soro devido a solubilização dos sais de cálcio (fosfato e citrato);
Aparentemente os processos de dissociação e de agregação da micela dependem do pH, da concentração iônica e da temperatura;
*
Todas as caseínas podem dissociar-se da micela quando o pH diminui, embora essa capacidade tenha sido demonstrada principalmente com a β-caseína;
A queda do pH também afeta as propriedades espaciais, pois se modificam as interações eletrostáticas entre os grupos das caseínas e os sais;
Ao diminuir o pH, reduzem-se as forças de repulsão entre as micelas e induzem-se as interações hidrofóbicas, provocando a coagulação do leite;
A formação da rede ocorre quando a β-caseína adquire carga positiva e a αs1 permanece com carga negativa.
*
4.2.3 Formação de sabor
O catabolismo da lactose rende compostos que participam do aroma e sabor;
O principal é o ácido lático, além do diacetil, acetaldeído, peptídos, acetato, CO2, etanol, etc.
O diacetil aparece em iogurtes, na nata fermentada, etc e é o principal responsável pelo aroma da manteiga;
É produzido entre outros pela bactérias: L. lactis e Leuconostoc spp., em presença de citrato;
O acetaldeído é importante para o aroma e o sabor do iogurte, o principal Mo produtor é o L. delbrueckii bulagaricus
Algumas cepas de L. acidophilus possuem a enzima álcool-desidrogenase que degrada este composto formando etanol – diminuindo o aroma do produto;
*
Dependendo do produto e do Mo outros compostos podem estar presentes;
O aparecimento do sabor característico ocorre durante as 12 primeiras horas após o resfriamento propiciando as características finais de um bom iogurte. 
Considerando este aspecto, o iogurte deverá ser consumido no mínimo 12h após sua elaboração, tempo suficiente para formação de todos os compostos aromáticos, consistência e textura. 
*
*
4.2.4 Secreção de polissacarídeos
Aumento da viscosidade
Leuconostoc spp. – homopolissacarídeos – dextranas
Lactococcus e alguns Lactobacillus – heteropolissacarídeos (galactose, glicose e ramnose)
Outros componentes podem participar: ácido lipoteicoico, fosfopolissacarídeos, dependedo do Mo utilizado.
*
4.3 Defeitos mais comuns em iogurtes
Separação do soro;
Grumos e textura arenosos;
Textura não homogênea;
Sabor excessivamente ácido;
Textura excessivamente viscosa e gomosa;
Leite não fermentado;
Sabor excessivamente artificial;
Sabor demasiadamente doce;
Formação de gás (Saccharomyces e Kluyveromyces geralmente proveniente das polpas);
*
4.4 Principais análises
Características sensoriais
Aspecto: consistência firme, pastosa, semisólida ou líquida.
Cor: branca ou de acordo com a(s) substância(s) alimentícia(s) e/ou corante(s) adicionado(s).
Odor e Sabor: característico ou de acordo com a(s) substância(s) alimentícia(s) e/ou substância(s) aromatizante(s)/saborizante( s) adicionada(s).
*
Umidade
Extrato seco
Gordura
Acidez
Microbiológicas (Coliformes, Fungos e leveduras)
Leveduras - Candida, Pichia, Torulaspora, etc, que crescem na interface iogurte/ar ou nas paredes da embalagem;
Fungos - Alternaria, Aspergillus, Mucor, Penicillium, Rhizopus, etc na interface iogurte/ar.
Viscosidade
*
*
Referências
AQUARONE, E.; BORZANI, W. SCHMIDELL, W.; LIMA, U. A. Biotecnologia industrial. vol 4. São Paulo: Edgard Blücher, 2001. 523p. 
FOSCHIERA, J. L. Indústria de laticínios – industrialização do leite, análises e produção de derivados. Porto Alegre: Suliane editografia, 2004. 88p.
ORDÓÑEZ, J. A. Tecnologia de Alimentos, v.2. Porto Alegre: ArtMed, 2005. 279p.
VARNAM, A. H.; SUTHERLAND, J. P. Leche y productos lácteos. Zaragoza: Acríbia, 1995. 476p.