Образование веществ, обусловливающих аромат йогурта, связано в основном с деятельностью культур заквасок. Эти вещества можно разделить на четыре основные группы:
• нелетучие кислоты (молочная, пировиноградная, щавелевая или янтарная);
• летучие кислоты (муравьиная, уксусная, пропионовая или масляная);
• карбонильные соединения (ацетальдегид, ацетон, ацетоин или диацетил);
• прочие соединения (некоторые аминокислоты и/или их составляющие, образующиеся в результате термической деструкции белка, жира или лактозы).
Общепризнано, что аромат и вкус йогурта обусловлены в основном образованием нелетучих и летучих кислот и карбонильных соединений. Также сделан вывод о том, что аромат обусловлен присутствием ацетальдегида и других неидентифицированных соединений; наблюдалось также, что содержание ацетальдегида было гораздо больше в смешанных культурах благодаря ассоциативному росту йогуртовых микроорганизмов, хотя более важную роль играли L.delbrueckii подвида bulgaricus. Это наблюдение подтверждено многими исследователями.
Органолептическая оценка йогурта показала, что высшую оценку комиссии экспертов он получал, когда содержал мало ацетальдегида. В связи с этим было высказано предположение, что в основном типичный вкус и/или аромат йогурта могут определять другие карбонильные соединения. Этот взгляд разделяли и авторы, обнаружившие, что отдельно взятые штаммы S.thermophilus продуцировали равные количества ацетальдегида и диацетила и что равное соотношение этих соединений (1:1) давало желательный аромат йогурта. В другой публикации указывается, что соотношение ацетальдегида и ацетона 2,8:1 давало оптимальный аромат йогурта, причем оба вещества продуцировали отдельные культуры S.thermophilus и L.delbrueckii подвида bulgaricus образовывали небольшое количество ацетона. Те же авторы не наблюдали образования диацетила контрольными микроорганизмами, в то время как в другой работе сообщается, что от отдельно взятых штаммов S.thermophilus и L.delbrueckii подвида bulgaricus было получено 13 мкг/л диацетила (самый высокий уровень из имеющихся в литературе данных).
Продуцирование диацетила и ацетоина отдельными культурами в столь высоких количествах не соответствует приведенным в литературе уровням этих соединений в йогурте. Эти расхождения могут быть объяснены различиями между используемыми штаммами лактобактерий, различиями в аналитических методах, применяемых для определения этих карбонильных соединений, и/или вариациями уровня СМО в молоке, видом молока и степенью его тепловой обработки, применяемой при подготовке молочной основы.
Можно утверждать, конечно, что во фруктовых и ароматизированных йогуртах присутствие этих карбонильных соединений не существенно. Вместе с тем высокий уровень ацетальдегида желателен для создания характерного аромата натурального йогурта. Сделан вывод о том, что йогурт, содержавший лишь 7 мкг/л ацетальдегида, не имел в достаточной степени выраженного йогуртового аромата. Кроме того, те же авторы обнаружили высокое содержание диацетила в кисломолочных напитках лишь в присутствии Lactococcus lactis вида diacetylactis.
Содержание ароматических веществ (ароматический профиль) и данные органолептических исследований были сопоставлены для классификации йогуртов, произведенных в Болгарии, а также в Австрии с применением различных культур заквасок. В типичных болгарских йогуртах были обнаружены следующие ароматические соединения: ацетальдегид, ацетон, этилацитат, бутанон, диацетил и этанол. В Швейцарии было установлено присутствие в йогурте 91 компонента, причем 21 из них оказывал важное влияние на аромат.
При производстве йогурта образование ацетальдегида становится заметным только при определенном уровне сквашивания (рН 5,0), достигает максимума при рН 4,2 и стабилизируется при рН 4,0. Обогащение молочной основы сухими веществами молока и определенные виды термообработки молока для йогурта могут значительно
увеличить содержание альдегида в йогурте. В продуктах из сквашенного молока коэффициенты распределения карбонильных соединений (ацетальдегида и диацетила) и этанола между воздушной и водной фазами при 50 °С были выше, чем при 30 оС, и возрастали при увеличении концентрации в молочной основе СОМО (12 г/100 г)
и жира (20 г/100 г); коэффициенты распределения находились в следующем соотношении; ацетальдегид > диацетил > этанол. Образование диацетила и ацетоина при сквашивании натурального молока (коров или буйволиц) было интенсивнее, чем при сквашивании восстановленного цельного молока. Сравнительных исследований по формированию вкуса довольно мало; например, в козьем молоке было обнаружено больше летучих кислот, чем в коровьем, а культуры закваски для йогурта образовывали ацетальдегида больше в коровьем молоке, чем в козьем.
Продуцирование ацетальдегида чистыми культурами L.acidophilus и S.thermophilus было максимальным при 42 °С и 37 °С в молоке, которое нагревали в течение 15 мин при 85 'С и в течение 30 мин при 65 “С соответственно, а смешанные культуры демонстрировали большую активность в молоке, обработанном паром в течение 30 мин.
Потери ацетальдегида в йогурте после хранения в течение суток зависят от типа
применяемого молока, то есть в йогурте, изготовленном из цельного молока или молока
с нормальным содержанием жира, наблюдалось небольшое изменение содержания ацетальдегида, а в йогурте из обезжиренного молока его содержание снижалось. Кроме того, количество ацетальдегида в йогурте, полученном из молока различных видов животных, может варьироваться. Так, содержание ацетальдегида после 3 ч сквашивания было наивысшим в йогурте, изготовленном из коровьего молока, затем шло козье и, наконец овечье молоко; по результатам газожидкостной хроматографии, высоты пиков ацетальдегида в этих йогуртах составляли соответственно 400,23 и 2 мм. Подобные результаты приведены и в другой работе: 17,1 мкг/л ацетальдегида присутствовало в йогурте, полученном из коровьего молока, и 4,7-5,5 мкг/л — из козьего молока через 3 ч сквашивания. Поведение культур йогуртовых заквасок в указанных видах молока изучено недостаточно, однако одна из причин наблюдаемых отличий в метаболизме может заключаться в том, что овечье и козье молоко
содержит вещество, препятствующее образованию предшественника, необходимого микроорганизмам закваски для производства ацетальдегида.
При хранении йогурта карбонильные и ароматические соединения претерпевают следующие изменения:
а) содержание ацетальдегида, этилацетата и диацетила в йогурте из овечьего молока снижается, а содержание ацетона и этанола, обнаруженное в исходном молоке, не изменяется в течение периода ферментации (сквашивания) или при хранении продукта;
б) содержание ацетальдегида (мкг/л) снижается в йогуртах, изготовленных из обычного молока (от 14,8 до 13,1), из молока, обогащенного сухим цельным молоком (от 22,8 до 16,5) и из молока, подвергнутого ультрафильтрации (от 25,1 до 20,6);
в) концентрация ацетальдегида снижается в йогуртах, хранившихся в течение 10 дней при 4 °С или 10 °С, а содержание диацетила и этанола возрастает.
Приведены данные об определении содержания ароматических (вкусовых) веществ в йогурте при хранении путем пропускания газа через свободное пространство над продуктом в таре. Результаты показали рост содержания ацетальдегида в продукте; другие исследователи о подобных наблюдениях не сообщали.
Соединения, которые могут быть связаны (возможно, косвенно) с улучшением вкуса или действовать как предшественники образования основных ароматических соединений в йогурте представлены ниже.
• Летучие жирные кислоты: уксусная, пропионовая, масляная, изовалериановая (b-метилмасляная), капроновая (гексановая), каприловая и каприновая (декановая) кислоты.
• Аминокислоты: серии, глутаминовая кислота, пролин, валин, лейцин, изолейцин и тирозин.
• Продукты термической деструкции составляющих молока (обработка при 80-90°С в течение 15-30 мин.: а) жира (кетокислоты — ацетон, бутанон, гексанон, оксикислоты — v-валеролактон, d-капролактон, d-каприлактон и другие — 2-гептанон, 2-нонанон, 2-ундеканон, пентан); б) лактозы (фурфурол, 5-метилфурфурол, 2-пентилфуран); в) жира и/или лактозы (бензиловый спирт, бензилальдегид, метилбензоат); г) белка (метионин (диметилсульфид), валин (изобутиральдегид) или фенилаланин (фенилацетальдегид).
• n-пентальдегид и 2-гептанон, продуцируемые L.delbrueckii подвида bulgaricus/
Как отмечалось выше, образование ацетальдегида и других ароматических соединений микроорганизмами S.thermophilus и L.delbrueckii подвида bulgaricus в йогурте происходит во время ферментации (сквашивания), и конечное их содержание зависит от присутствия специфических ферментов, способных катализировать образование
карбонильных соединений из различных составляющих молока. Была детально изучена роль молочнокислых бактерий в формировании вкуса кисломолочных продуктов, полученных с использованием различных микроорганизмов, однако, в настоящее время о механизмах обмена, ведущих к формированию вкусовых и ароматических соединений, известно уже больше. Ниже описаны возможные метаболические пути синтеза ацетальдегида.
7.2.6.1 Путь Эмбдена-Мейергофа -Парнаса
Этот путь приводит к накоплению пирувата, из которого под действием a-карбоксилазы образуется ацетальдегид. Другой возможный вариант, по которому действие пируватдегидрогеназы на пируват приводит к образованию ацетил-КоА, который может быть катализирован/восстановлен альдегиддегидрогеназой с образованием ацетальдегида.Сообщалось о деятельности альдегиддегидрогеназы в четырех штаммах S.thermophilus и в четырех штаммах L.delbrueckii подвида bulgaricus, причем только два штамма стрептококков проявляли активность алкогольдегидрогеназы, в то время как дезокисирибоальдолаза была обнаружена в одном штамме S.thermophilus. Также изучались по два штамма каждого вида йогуртовых микроорганизмов, и было обнаружено отсутствие активности альдегиддегидрогеназы, фосфокетолазы или алкогольдегидрогеназы и лишь слабая активность пируватдекарбоксилазы. На основании этих результатов трудно предположить, что ацетальдегид образуется из пирувата, так как этот метаболический путь редко реализуется в S.thermophilus и L.delbrueckii подвида bulgaricus. В некоторых штаммах, однако, были обнаружены ацетаткиназа и фосфотранацетилаза, а альдегидгидрогеназа была обнаружена только в S.thermophilus. На основании этих результатов трудно предположить, что ацетальдегид может быть образован по гексозомонофосфатному шунту.
Алкогольдегидрогеназа L.acidophilus способна восстанавливать ацетальдегид, поэтому в молоке, ферментированном этой культурой, обнаруживается лишь слабый йогуртовый вкус. Диацетил производится Lactobacillus paracasei биотипа shirota из цитрата, этот микроорганизм Lactobacillus широко используется для получения якулта (японского кисломолочного продукта).
Сообщается, что L.acidophilus использует пируват в качестве источника углерода в среде глюкозы и образует диацетил; выделение диацетила выше в среде пирувата при 45 °С . При всех температурах производится больше ацетоина, чем диацетила, особенно при 37 и 45 °С.
7.2.6.2 Треонинальдолаза
Треонинальдолаза катализирует разложение треонина до ацетальдегида и глицина, причем и S.thermophilus и L.delbrueckii подвида bulgaricusобладают этим ферментом. Треонинальдолаза более активна в лактобациллах, чем в стрептококках.
Активность треонинальдолазы была обнаружена в двух штаммах L.delbrueckii подвида bulgaricus, но ее не оказалось в двух штаммах S.thermophilus. Активность треонинальдолазы стрептококков уменьшается с ростом температуры от 30 до 42 С, но остается той же у лактобацилл; поскольку йогурт изготавливается примерно при 40—45 С, так что весьма вероятно, что ацетальдегид продуцируется L.delbrueckii подвида bulgaricus. На активность треонинальдолазы влияет содержание глицина, солей и некоторых двухвалентных катионов, таких как Сu2+, Zn2+, Fe2+ и Со2+.
7.2.6.3 ДНК-компоненты
В ходе исследования [259,260] в одном из четырех штаммов S.thermophilus была выявлена активность дезоксирибоальдолазы, но этот фермент не был активен в L.delbrueckii подвида bulgaricus. Этот фермент наряду с тимидинфосфорилазой и дезоксирибомутазой разлагает ДНК до 2-дезоксирибозо-5-фосфата, который далее разлагается до ацетальдегида и глицеринового альдегида.
Таким образом, можно наблюдать, что образование ацетальдегида микроорганизмами S.thermophilus и L.delbrueckii подвида bulgaricus может включать ряд различных метаболических путей.
