В разделе 2.4 было показано, что метод обогащения молока (увеличения СМО) может влиять на плотность и синерезис йогуртового геля (см. также [390,765,767,768, 773]). На эти свойства также влияет давление гомогенизации (см. раздел 2.8). Хотя физико-химические изменения белковых компонентов молока можно считать основными факторами, влияющими на качество йогурта, не следует игнорировать и роли заквасок в формировании кислоты. 

В ходе исследований структуры гелей, полученных из молока, подвергнутого и не подвергнутого тепловой обработке, с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) были выявлены существенные различия. В пастеризованном молоке гель формируется по мере того, как казеиновые мицеллы постепенно увеличиваются
в размере и формируют цепочечную матрицу. Это ведет к равномерному распределению белка в йогурте и иммобилизации водной фазы внутри сетки. При этом образуется плотный сгусток, менее подверженный синерезису. В противоположность этому казеиновые мицеллы в сыром молоке образуют хлопья или агрегаты, в которых белок распределен неравномерно.Эта неоднородность ухудшает иммобилизацию воды; образуется менее прочный (примерно на 50% по сравнению с описанным выше) сгусток [350,445,446,447,450,451,453,456, 628, 629]. Это различие хорошо видно на рис. 2.14. В йогурте с содержанием сухих веществ 10 г/100 г казеиновые частицы (цепочки и агрегаты) были самыми большими из наблюдаемых, и размер частиц уменьшался по мере возрастания СМО [352]. В целом чем больше поры в белковой матрице, тем проще отделение сыворотки, а более высокая устойчивость сгустка к синерезису при рН 3,85 связана с его большей жесткостью по сравнению со сгустком в йогурте, имеющем рН 4,5.

Исследование разных видов молока, подвергнутого тепловой обработке (95 °С в течение 10 мин), обнаружило наличие нитевидных отростков, состоящих из комплексов р-Лг/к-казеин; видимо, взаимодействие включает сшивание группами -5 5 и, возможно, участие различных солей, например, фосфата кальция и цитратов [205,
351, 353]. Эти отростки после ферментации имеют тенденцию становиться «диффузными», но их присутствие в сгустке из молока, подвергнутого тепловой обработке, тормозит слияние мицелл, приводя к образованию плотного сгустка с пониженной склонностью к синерезису.

Микроструктура йогурта характеризуется наличие белковой основы — матрицы, состоящей из коротких и средних мицеллярных цепей и агрегатов белковых мицелл с жировыми шариками, включенными в матрицу. На пористость белковой матрицы может влиять как соотношение между казеином и другими (неказеиновыми) белками в молоке, так и метод его обогащения (увеличения СМО). В работах [628, 629,865] рассматриваются соотношения указанных белков от 2,9 :1 до 4,6:1. Рекомендуется соотношение 3,3 : 1, поскольку при более высоких соотношениях происходит слияние (объединение) казеиновых мицелл, что в конечном итоге может привести к получению продукта с неудовлетворительной консистенцией (она становится излишне плотная и неоднородная). На рис. 2.15 показана микроструктура (СЭМ и ТЭМ) йогурта, обогащенного СОМ и казеинатом натрия. 

Рис.2.14 Характеристика структуры казеинового сгустка, полученного из восстановленного
обезжиренного молока различного состава (10 и 20 г СМО на 100 г), подвергнутого тепловой
обработке при 90 °С в течение 10 мин, и без нее.
Молоко с содержанием СМО 10 г /100 г: а - без тепловой обработки; б - с тепловой обработкой.
Молоко с содержанием СМО 20 г/100 г: в - без тепловой обработки; г - с тепловой обработкой.
Обратите внимание на различие в структуре сгустка в нагретом и ненагретом молоке (а) и (в) или (б) и
(г), и на размер казеиновых мицелл в зависимости от увеличения СМО в молоке (а) и (в) или (6) и (г).
По [445].

При этом йогурты, обогащенные ВВ и ОО, имели изображения, сходные с изображением йогурта с СОМ, а в йогурте из УФ-молока отмечено лишь незначительное слияние казеиновых мицелл [865]. Однако используя сухое цельное или обезжиренное молоко, полученное из УФ-концентрата (см. табл. 2.4), можно поддерживать исходное соотношение казеина и неказеиновых белков в молочной основе и получать йогурт с плотным сгустком и минимальным синерезисом.

Рис. 2.15 Микроструктура (ТЭМ) цепей и кластеров казеиновых мицелл в йогурте, приготовленном
из обезжиренного молока, обогащенного СОМ (а) и (в)
и казеинатом натрия (б) и (г)
Стрелки указывают на выступы на поверхности казеиновых мицелл. I — жировые шарики; ш и г —
простые и комплексные цепи казеиновых мицелл соответственно.

Гомогенизация и высокотемпературная обработка молочной основы увеличивает гидрофильные свойства сгустка и стабильность йогуртового геля благодаря денатурации белков сыворотки и ассоциации их с к-казеином. В работах [515-518] делается вывод о том, что физические свойства йогурта, полученного из молока, нагреваемого при 82 °С в течение 30 мин, по сравнению с йогуртом из молока, нагреваемого при 142 °С в течение 3,3 с, были лучше, и что последний режим пригоден только для производства питьевого йогурта, йогурта с жидкообразной (текучей) консистенцией или невысокой плотностью сгустка. О подобных результатах сообщается также в работах [684-688], где исследовалось влияние тепловой обработки цельного молока — при 85 °С в течение 10-40 мин (в ванне), при 98 °С в течение 30-112 с (высокотемпературная пастеризация) и при 140 °С в течение 2-8 с ультравысокотемпера-
турная обработка) на качество полученного из него йогурта, и пришли к выводу, что:
• вероятность получения сгустка более высокой плотности и вязкости для трех указанных режимов тепловой обработки убывает в ряду: длительная пастеризация в ванне —> высокотемпературная пастеризация —> УВТ-обработка; в то время как наиболее высокая удерживающая способность отмечена в сгустках, подвергнутых высокотемпературной пастеризации, наименьшая — в сгустках из молока, пастеризованного в ванне;

• в йогурте, приготовленном из молока, подвергнутого длительной тепловой обработке в ванне, наблюдается синерезис и зернистая структура; УВТ-обработка приводит к получению менее прочной структуры сгустка; процесс высокотемпературной пастеризации (98 °С в течение 1,87 мин) представляется наилучшим и рекомендуется для применения в промышленном производстве; тем не менее в других работах для достижения максимальной активности закваски рекомендуется пастеризация при 85 °С в течение 30 мин.

Вместе с тем в работе [807] предлагается улучшить консистнецию йогурта и снизить синерезис с помощью следующего метода подготовки молока. В первый день — сепарирование цельного молока при 37 °С, обогащение его сухим молоком, нагревание до примерно 50 °С, гомогенизация при 17,2 МПа (первая ступень) и 6,9 МПа
(вторая ступень) и охлаждение до 4 °С в течение 14 ч. На второй день — нагревание молока до 138 °С в течение более длительного времени, чем указывается в работах [515, 516], охлаждение до 42 °С и заквашивание; после сквашивания — охлаждение ледяной водой при рН 4,3 и хранение в течение 1 недели при 4 °С. Применение данного метода при производстве йогурта в промышленных масштабах может оказаться не очень удобным, и по литературным данным все-таки наиболее приемлемой считается высокотемпературная пастеризация молока для йогурта [201,202,463,472,643]. Может также оказаться важным, что при тепловой обработке молочной основы,
полученной добавлением в молоко УФ-КБС [447,449,454,455,628], в микроструктуре мицелл наблюдается наличие значительного числа небольших частиц неправильной формы, прикрепленных к поверхности мицелл (рис. 2.16а) и мелких хлопьев белка, окружающих казеиновые мицеллы (или располагающихся отдельно) (рис. 2.16, б).
В работе [382] была подвергнута диализу смесь КБС (СМО 16 г/100 г) в имитированном УФ-молоке, содержащем кальций, и сделали вывод, что на денатурацию белков сыворотки влияют:

• содержание кальция, при уменьшении которого становится больше растворимых агрегатов и меньше осажд'енных частиц;
• величина рН, при увеличении которого (от 5,8 до 7,0) возрастает денатурация белка, снижается число растворимых агрегатов и увеличивается количество осажденных частиц;
• a-Ла денатурируется менее интенсивно, чем b-Лг при температурах 66 °С и 71 °С;
•  добавление СОМ низкого нагрева ограничивает денатурацию белков сыворотки в КСБ.

Исследования с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) [445] также показали, что S.thermophilusи L.delbrueckii подвида bulgaricus образуют в белковой матрице йогуртового сгустка так называемые «карманы». Эти карманы некоторыми специалистами рассматриваются как результат сублимационной сушки образцов, но и трансмиссионная электронная микроскопия (ТЭМ), и раскалывание при замораживании йогуртов, и послойный анализ при наличии водной фазы подтверждают наличие этих карманов. На рис. 2.14 показаны некоторые молочнокислые бактерии в полости поры. Кроме того, на микрофотографиях СЭМ также обнаруживаются нити экзополисахаридов (ЭПС), образованных вязкими штаммами (расами) йогуртовых заквасок (см. также [129, 130]. Дополнительные данные о химическом составе этих нитей приводятся в главе 7.

Рис. 2.16. а) Казеиновая мицелла в нагретом обезжиренном коровьем молоке, покрытая частицами неправильной формы (на фото обозначены стрелками); б) казеиновые мицеллы в молоке, обогащенном УФ-КБС, выглядят как отдельные звенья в цепочке, прикрепленной к хлопьям белка, причем некоторые из них не связаны с мицеллами (на фото они обозначены светлыми стрелками). Иногда некоторые мицеллы прочно «сливаются» воедино
(на рис. обозначены как «Р»).

На размер казеиновых частиц в молоке для йогурта влияет величина СМО в молочной основе, и при увеличении СМО в молоке (см. рис. 2.14) наблюдается уменьшение размера казеиновых частиц; причина этого точно не установлена. На основе анализа снимков, полученных с помощью ТЭМ [836] для изучения микроструктуры йогурта, было выявлено, что
• агрегаты казеина крупнее в йогурте, полученном из молока, подвергшегося тепловой обработке при высокой температуре, что подтверждает наблюдения [453];
• на размер «пор» в йогуртовом геле, влияют режим тепловой обработки молока и структура казеиновой матрицы;
• ковариационная функция позволяет различить йогурты, изготовленные из молока, подвергшегося одинаковому нагреву в течение 10 и 30 мин.

Отделение сливок в холодном молоке зависит от действия глобулинов, способствующих образованию агрегатов поднимающихся жировых шариков [647]. Поэтому денатурация глобулиновых фракций молока в результате тепловой обработки ведет к уменьшению отстоя сливок [921]. Это может помочь мелким производителям
йогурта, линии производства которых не включают гомогенизатор. Кроме того, известно, что еще до появления коричневатого оттенка при тепловой обработке молоко становится более белым. По [136] причинами этого могут быть:

• хлопьеобразование (флокуляция) белков сыворотки;
• изменения казеиновых агрегатов;
• переход кальция из растворимой формы в коллоидную или нерастворимую форму.