Tailoring texture in a mycelium yogurt alternative using oat bran fractions

Resumen Técnico: Ajuste de la Textura en una Alternativa de Yogur de Micelio utilizando Fracciones de Salvado de Avena

Planteamiento del Problema
El micelio fúngico es una fuente de proteína prometedora y sostenible para aplicaciones alimentarias; sin embargo, su utilización en alternativas lácteas, específicamente en el yogur, enfrenta importantes obstáculos tecnológicos. A diferencia de las caseínas de la leche, que forman geles cohesivos mediante la agregación inducida por el ácido, las proteínas fúngicas están encerradas en una matriz de pared celular rica en $\beta$-glucanos y quitina, lo que exhibe una menor solubilidad y propiedades tecnofuncionales distintas. En consecuencia, las alternativas de yogur basadas en micelio suelen sufrir una alta sinéresis (separación del suero) e propiedades texturales inferiores, careciendo de la viscosidad y la estabilidad del gel del yogur lácteo convencional. Si bien se utilizan comúnmente hidrocoloides para estabilizar estos sistemas, existe una creciente demanda de los consumidores por productos de etiqueta limpia (clean-label). El salvado de avena, rico en fibra dietética y $\beta$-glucano, ofrece un ingrediente funcional natural para modular la textura; sin embargo, los distintos roles de sus fracciones solubles e insolubles al interactuar con las matrices de micelio fúngico durante la fermentación aún no se comprenden del todo.

Metodología
Este estudio investigó los efectos del concentrado de salvado de avena entero (OBC, por sus siglas en inglés) y sus fracciones separadas, la soluble (SF) y la insoluble (IF), sobre la fermentación y el desarrollo de la textura de una alternativa de yogur basada en micelio.

• Materiales: La matriz base consistió en biomasa de micelio de Phellinus linteus, aceite de colza y sacarosa. El concentrado de salvado de avena (Raisio, Finlandia) fue fraccionado mediante extracción acuosa para aislar la SF (rica en $\beta$-glucano) y la IF (rica en almidón y proteína).
• Formulación: Se desarrollaron tres formulaciones para mantener perfiles nutricionales comparables (~5 g de proteína/100 g, ~10 g de fibra/100 g), diferenciándose únicamente en la forma del ingrediente de avena (OBC, SF o IF). El almidón se hidrolizó enzimáticamente mediante $\alpha$-amilasa para minimizar su contribución estructural, aislando así los efectos de las fracciones de fibra.
• Fermentación: Las muestras se fermentaron a 43 °C utilizando dos combinaciones de cultivos iniciadores: Lactiplantibacillus plantarum + Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB-12 (Lp-BB12) y Lactobacillus helveticus + B. animalis subsp. lactis BB-12 (Lh-BB12).
• Análisis: La caracterización exhaustiva incluyó el recuento de crecimiento microbiano, la cinética de acidificación, la composición química (azúcares libres, ácidos orgánicos, $\beta$-glucano, proteína), propiedades reológicas (viscosidad aparente, módulos dinámicos), sinéresis, propiedades térmicas (DSC), distribución del tamaño de partícula, espectroscopía FTIR y evaluación sensorial mediante un panel entrenado utilizando el Análisis Descriptivo Genérico (GDA).

Resultados Clave

• Composición Química: La SF estuvo altamente enriquecida en $\beta$-glucano (53.0% de peso seco) pero con bajo contenido de almidón y proteína. Por el contrario, la IF retuvo niveles más altos de almidón y proteína. La fermentación con L. plantarum resultó en una producción de ácido láctico y un consumo de glucosa significativamente mayores en comparación con L. helveticus. Notablemente, L. plantarum favoreció la proliferación de Bifidobacterium hasta aproximadamente 9 log CFU g⁻¹, mientras que L. helveticus no promovió un crecimiento significativo de Bifidobacterium.
• Reología y Sinéresis: Se observó una relación contraintuitiva entre el contenido de $\beta$-glucano y la integridad estructural. Las formulaciones de SF, a pesar de tener la mayor concentración de $\beta$-glucano, exhibieron los tamaños de partícula más pequeños pero la menor viscosidad aparente, los menores módulos viscoelásticos ($G'$ y $G''$) y la mayor sinéresis. En contraste, las formulaciones de IF, que tenían el menor contenido de $\beta$-glucano, mostraron la mayor viscosidad, elasticidad, estabilidad térmica y retención de agua.
• Propiedades Térmicas: La fermentación aumentó significativamente las temperaturas de transición térmica de todas las muestras. Las formulaciones de OBC e IF mostraron temperaturas de transición y entalpía más altas en comparación con la SF, lo que sugiere que los componentes insolubles contribuyen a una mayor rigidez estructural y estabilidad térmica.
• Textura Sensorial: El perfil sensorial confirmó los hallazgos instrumentales. Las formulaciones de OBC e IF se asociaron con mayor espesor, cohesividad, adhesividad y capacidad de cuchareo (spoonability). Las formulaciones de SF se caracterizaron principalmente por su homogeneidad y suavidad, pero carecieron del "cuerpo" estructural de las otras formulaciones.
• Efectos del Cultivo Iniciador: Aunque ambos iniciadores lograron una acidificación similar (pH 4.3–4.7), L. plantarum demostró una mejor compatibilidad con la matriz de micelio-avena en cuanto a la viabilidad probiótica y la producción de ácido. Las diferencias en la textura debidas al cultivo iniciador fueron mínimas, excepto en las formulaciones de OBC, donde L. helveticus produjo una mayor viscosidad y módulos que L. plantarum.

Contribuciones Clave
El estudio elucida que, en las alternativas de yogur basadas en micelio, la fracción insoluble del salvado de avena (que contiene almidón y fibra insoluble) es el principal motor de la rigidez estructural, la elasticidad del gel y la capacidad de retención de agua, más que la fracción soluble de $\beta$-glucano. Si bien la fibra soluble contribuye a la suavidad y homogeneidad, no logra proporcionar la red de fuerza necesaria para prevenir la sinéresis en esta matriz específica. La investigación demuestra que el fraccionamiento del salvado de avena permite el ajuste preciso de la textura, permitiendo la creación de productos que van desde suaves y homogéneos (basados en SF) hasta espesos y de fácil cuchareo (basados en IF).

Significancia
El artículo sostiene que el fraccionamiento del salvado de avena proporciona una estrategia de etiqueta limpia eficaz para superar los desafíos texturales del micelio fúngico en las alternativas de yogur. Al desacoplar los roles de los componentes solubles e insolubles de la avena, los formuladores pueden manipular la microestructura y la macrotextura del producto sin depender de estabilizantes sintéticos. Los hallazgos sugieren que, para los sistemas basados en micelio, los componentes de fibra dietética insoluble y el almidón juegan un papel más crítico en el refuerzo del gel que los $\beta$-glucanos solubles, desafiando la suposición de que un alto contenido de fibra soluble garantiza por sí solo la textura deseable del yogur. Además, el estudio destaca a L. plantarum como un cultivo iniciador más adecuado que L. helveticus para asegurar la viabilidad probiótica en esta matriz no láctea específica.