Effect of the drying method and texture improvers on reconstitution behavior of yogurt powder: physical and microbiological properties

Abstract

ABSTRACT: Background: One of the most used and effective preservation strategies in foods is drying. However, there are problems with the rheological properties, color, and viability of lactic acid bacteria in the yogurt once reconstituted when applying such conservation strategies. Objectives: Determine the concentration of the type of texture improver and drying that minimizes the negative effect on the rheological, color, and microbiological properties of a reconstituted yogurt powder. Methods: Intended to determine the texture improver which increases rheological properties of reconstituted yogurt powder, a mixture type experimental design was applied where three texture improvers were assessed; carboxymethylcellulose (CMC) (mass fraction 0 - 1), pectin (mass fraction 0 - 1), and xanthan gum (mass fraction 0 -1). The rheological parameters; consistency index (K), flow behavior (n), viscosity at 100s-1 (η), the storage (G’) and loss (G’’) modules, and the phase shift angle (δ) of each of the reconstitutions were considered as design-dependent variables. Secondly, a central composite design (face-centered) was used for assessing the effectiveness of the drying (convection, spray-drying, and freeze-drying), the concentration of the texture improver (0.0 - 1.0 %), and the yogurt powder concentration (8.0 - 15.0 %). The above-mentioned rheological parameters, color, and viability of the lactic acid bacteria from each reconstituted yogurt powder were considered as the dependent variables. Optimization sought to match the parameters of reconstituted yogurt powder that approximated the conditions of fresh yogurt. Results: The independent variables in their lineal expression and some interactions between them had statistically significant differences (p < 0.05). At a concentration of 10.59 % with 0.03 % xanthan gum, the reconstitution of freeze-dried yogurt powder was the optimized condition (p < 0.05) and obtained the rheological, color, and microbiological parameters closest to fresh yogurt. Conclusions: The drying of the yogurt by freeze-drying mixed with xanthan gum as a texture improver allowed to obtain a reconstituted yogurt with properties close to the fresh product for direct consumption.

RESUMEN: Antecedentes: Una de las estrategias de conservación más utilizadas y efectivas en los alimentos es el secado. Sin embargo, existen problemas en las propiedades reológicas, el color y la viabilidad de bacterias ácido lácticas en el yogur una vez reconstituido al aplicar tales estrategias de conservación. Objetivos: Determinar la concentración del tipo de mejorador de textura y secado que minimiza el efecto negativo sobre las propiedades reológicas, de color y microbiológicas de un yogur en polvo reconstituido. Métodos: Para determinar el mejorador de textura que aumente las propiedades reológicas del yogur en polvo reconstituido, se aplicó un diseño experimental de tipo de mezcla donde se evaluaron tres mejoradores de textura; carboximetilcelulosa (CMC) (fracción de masa 0 -1), pectina (fracción de masa 0 -1) y goma xantan (fracción de masa 0 -1); los parámetros reológicos: índice de consistencia (K), comportamiento de flujo (n), viscosidad a 100s-1 (η), módulos de almacenamiento (G‘) y pérdida (G‘‘), y ángulo de desfase (δ) de cada una de las reconstituciones fueron considerados como variables dependientes. En segundo lugar, se utilizó un diseño central compuesto (centrado a las caras) para evaluar el efecto del tipo de secado (convección, secado por aspersión y liofilización), la concentración del mejorador de textura (0.0 - 1.0 %) y concentración del yogur en polvo (8.0 - 15.0 %). Como variables dependientes se consideraron los parámetros reológicos mencionados anteriormente, el color y la viabilidad de las bacterias ácido lácticas de cada yogur en polvo reconstituido. La optimización buscó igualar los parámetros del yogur en polvo reconstituido que se aproximaran a las condiciones del yogur fresco. Resultados: Las variables independientes en su expresión lineal y algunas interacciones entre ellas tuvieron diferencias estadísticamente significativas (p < 0.05). La reconstitución de yogur liofilizado en polvo a una concentración de 10.59 % con 0.03 % de goma xantan, fueron las condiciones optimizadas (p < 0.05) que obtuvieron los parámetros reológicos, de color y microbiológicos más cercanos al yogur fresco. Conclusión: El secado del yogur por liofilización mezclado con goma xantan como mejorador de la textura, permitió obtener un yogur reconstituido con propiedades cercanas al producto fresco para consumo directo.