WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 |

«РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЯГКИХ КИСЛОТНОСЫЧУЖНЫХ СЫРНЫХ ПРОДУКТОВ С РАСТИТЕЛЬНЫМ ЖИРОМ ...»

-- [ Страница 1 ] --

1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кемеровский технологический институт пищевой промышленности»

На правах рукописи

АПЁНЫШЕВА ТАТЬЯНА НИКОЛАЕВНА

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЯГКИХ КИСЛОТНОСЫЧУЖНЫХ СЫРНЫХ ПРОДУКТОВ С РАСТИТЕЛЬНЫМ ЖИРОМ

Специальность: 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Остроумов Л.А.

Кемерово

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение …………………………………………………….. 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ………………………………… 1.1. Использование растительных жиров в производстве молочных продуктов ……………………………….. Функционально-технологические свойства 1.2.

белков молока ……………………………………….. 1.2.1. Характеристика фракций белков молока …………. 1.2.2. Структура белков молока ………………………….. 1.2.3. Свертывание белков молока ………………………. 1.3. Особенности производства комбинированных мягких кислотно-сычужных сыров ……………….. Заключение по обзору литературы и задачи 1.3.

исследований ……………………………………….. 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Схема проведения исследований ……………………. 2.2. Методы исследований ………………………………..

class='zagtext'>3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

3.1. Исследование процесса кислотно-сычужного свертывания молочной смеси с различным содержанием растительного жира …………………… Изучение влияния растительного жира на состав и 3.2.

качество кислотно-сычужного сырного продукта…… Исследование технологических особенностей 3.3.

выработки мягкого кислотно-сычужного сырного продукта с растительным жиром ……………….….. Влияние режимов хранения сырного продукта 3.4.

с растительным жиром на его качество …………….

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ Разработка технологии производства мягкого 4.1.




кислотно-сычужного сырного продукта «Диетический» …………………………………… Выводы …………………………………………………… Список литературы ……………………………………… Приложения ………………………………………………

ВВЕДЕНИЕ

Вопросы производства здоровой пищи находятся в центре внимания государственной политики, а также специалистов, занимающихся разработкой современных технологий продуктов питания.

Важное место в решении этой проблемы отводится молочной промышленности, в частности, сыроделию.

Сыр является распространенным продуктом питания, имеющим высокую пищевую ценность и обладающим хорошими органолептическими свойствами. Его широкий ассортимент и уникальный состав делает этот продукт востребованным всеми слоями населения.

Большой теоретический и практический вклад в развитие технологий комбинированных продуктов питания на молочной основе внесли отечественные исследователи: Н.Н. Липатов, П.Ф. Крашенинин, В.Д. Харитонов, А.Г. Храмцов, Н.Н. Липатов (мл.), Н.И. Дунченко, З.С. Зобкова, М.С.

Уманский, Л.А. Остроумов, А.А. Майоров, М.П. Щетинин, Ю.Я. Свириденко, Н.П. Захарова, А.Ю. Просеков, И.А. Смирнова, Л.А. Забодалова, Л.М. Захарова, А.Н. Петров, А.Г. Галстян, С.М. Лупинская, Г.Б. Гаврилов, Т.П. Арсеньева, И.В. Буянова и многие другие.

В последние годы сыроделие начинает осваивать новое направление – производство сырных продуктов. Особенно оно получило развитие при выработке плавленых сыров. Сущность выработки сырных продуктов заключается в частичной или полной замене в составе продукта молочного жира на растительный. Это расширяет сырьевые возможности отрасли и ассортимент вырабатываемой продукции.

Использование растительного жира повышает пищевую ценность продукта, делая более уникальным его жирнокислотный состав. Следует отметить, что к растительным жирам, используемым в производстве сырных продуктов, предъявляют определенные требования [107].

Большой комплекс теоретических и экспериментальных исследований о структурообразовании сырных продуктов с растительными жирами, научному обоснованию их технологий и повышению качества продукта выполнен во ВНИИМС [45, 46, 4, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 93, 94].

Разработаны сырные продукты «Урожайный», «Деревенский», «Вираж» и другие.

Анализ экономических и технологических особенностей выработки различных групп сыров показывает, что весьма перспективным является производство мягких кислотно-сычужных сырных продуктов. Их преимуществом является эффективное использование сырья, возможность реализации сыра без созревания, высокая пищевая и биологическая ценность продукта.

Настоящая работа посвящена изучению технологических основ выработки мягких кислотно-сычужных сырных продуктов с растительным жиром.

Исследован процесс кислотно-сычужного свертывания молочной смеси с различным содержанием растительного жира. Рассмотрено влияние температуры, количества бактериальной закваски и дозы молокосвертывающего фермента на продолжительность процесса, плотность получаемого сгустка, количества выделяющейся сыворотки и активную кислотность сгустка.

Изучено влияние растительного жира на состав (содержание жирных кислот, фракций липидов) и качество кислотно-сычужного сырного продукта.





Путем постановки трехфакторного эксперимента исследованы технологические особенности выработки мягкого кислотно-сычужного сырного продукта (количество вносимого в молоко растительного жира, температура пастеризации молочной смеси, а также температура кислотносычужного свертывания и температура обработки сырного зерна). Исследовано влияние этих факторов на вкус и консистенцию продукта, а также расход сырья. Установлено влияние режимов хранения сырных продуктов на их качество.

Практическая сторона работы заключается в разработке технологии нового вида мягкого кислотно-сычужного сырного продукта с использованием растительного жира.

При выполнении работы использованы современные методы исследований: газожидкостная хроматография, хроматография в тонком слое, фотоденсиметрическое сканирование, реологические методы и другие).

Результаты диссертации докладывались на различных конференциях ( Кемерово, Барнаул, Омск, Углич, Магнитогорск) и опубликованы в научных статьях.

Использование растительных жиров в производстве молочных 1.1.

В молочной промышленности существуют проблемы, связанные с ограниченными ресурсами и сезонностью производства молока-сырья, высокой себестоимостью вырабатываемой продукции, которая отражается на цене. Как следствие, зачастую более качественная отечественная сыродельная продукция не выдерживает конкуренции с более дешевым импортом.

Одним из перспективных вариантов решения указанных проблем является привлечение в сыроделие нетрадиционных для него компонентов немолочного происхождения, в первую очередь, растительных жиров, заменяющих дорогостоящий молочный жир. В связи с этим производство сырных продуктов – молокосодержащих продуктов, изготовляемых по технологиям сыров, в настоящее время приобретает особую актуальность.

Это позволит создать дополнительные ресурсы сырья, увеличить выпуск сыродельной продукции, в том числе, в межсезонье, снизить ее себестоимость, сократить импорт сыров в Россию.

Использование в сыроделии растительных жиров целесообразно и с позиций диетологии, поскольку растительные жиры по сравнению с молочным имеют повышенное содержание полиненасыщенных жирных кислот, играющих важную роль в профилактике и лечении нарушений липидного обмена, заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Попытки использования растительных жиров в сыроделии предпринимались и ранее, но разработанные технологии не нашли практического применения из-за отсутствия на рынке пищевых ингредиентов бывшего СССР высококачественных заменителей молочного жира, которые в промышленных масштабах не вырабатывались и не импортировались. Как правило, сырные продукты с растительными жирами были низкого качества не только из-за низкого качества используемого жирового компонента, но и из-за отсутствия необходимого научного обоснования технологий их изготовления [12, 36,89, 91, 92].

В настоящее время ситуация кардинально изменилась: на российском рынке присутствует широкий ассортимент жиров растительного происхождения хорошего качества, что можно считать благоприятной предпосылкой для развития производства сырных продуктов [70, 95, 98, 102, 103, 104].

Использование растительных жиров в сыроделии возможно в сочетании с сухим обезжиренным молоком. Это позволит организовать производство сырных продуктов в регионах Российской Федерации с дефицитом или полным отсутствием натурального молочного сырья, а также избежать неравномерной загрузки предприятий в разные сезоны года.

Козиным Н.И. и др. была разработана технология полутвердого сыра по типу технологии сыра «Голландский» с полной заменой молочного жира растительным маслом. В соответствии с ней при приготовлении жировой эмульсии в обезжиренном молоке в качестве эмульгаторов использовали сухое обезжиренное молоко (5 %), фосфат натрия (0,3 %) и цитрат натрия (0,1 %). В отличие от технологических параметров голландского брускового сыра из натурального молока в данном случае некоторые технологические параметры производства были изменены, а именно: увеличивали размер сырного зерна в 1,5 раза, что позволяло удержать в сырной массе необходимое количество влаги и избавить сыр от порока «грубая консистенция»; сокращали процесс обработки зерна; уменьшали продолжительность прессования с одновременным уменьшением давления. Массовая доля жира сыворотки перед вторым нагреванием была намного ниже (0,06-0,07 %), чем при выработке сыра с молочным жиром (0,35 %). В результате сыр из-под пресса имел рН 5,7 и массовую долю влаги 45,1 %.

Массовая доля влаги зрелого сыра была 43,2 %, что обеспечивало хорошую консистенцию [36].

Вайткусом В. и Кайрюкштене И была разработана технология сычужного сыра «Диетический литовский» с массовой долей жира 45 % из обезжиренного молока и жировой основы, состоящей из 85 % гидрожира растительного и 10-15 % рафинированного дезодорированного растительного масла. Эмульсию готовили путем приготовления первичных более концентрированных эмульсий при интенсивном перемешивании и гомогенизации (давление 50-60 атм, температура 50 оС), с последующим их разведением обезжиренным молоком до требуемой массовой доли жира смеси [12].

О.В. Лепилкиной теоретически обоснована и экспериментально подтверждена гипотеза о необходимости корректировки технологий сырных продуктов по основным параметрам в зависимости от физикохимических свойств используемого жирового компонента [45].

В основу научной концепции положена рабочая гипотеза, основанная на предположении, что изменение химического состава и физикохимических свойств сырья вследствие использования растительных жиров, сухого обезжиренного молока, структурообразователей требует корректирования технологий сыров по основным параметрам и является предпосылкой для создания новой видовой группы продуктов сыроделия - сырных продуктов [46].

Исследование и анализ физико-химических свойств растительных жиров – заменителей молочного жира показано, что композиции растительных жиров, предлагаемые для замены молочного жира в продуктах сыроделия, по содержанию твердых фракций триглицеридов имеют отличия как от молочного жира, так и друг от друга, что определяет различия в их реологических свойствах, изменяющихся под влиянием температуры во время изготовления сырных продуктов.

Сделан вывод о том, что в силу отличий по составу и физикохимическим свойствам композиции растительных жиров не должны рассматриваться как адекватная замена молочного жира. Это предполагает изменение параметров процессов структурообразования при изготовлении продукта, в которых жир принимает активное участие, и обуславливает необходимость оптимизации технологий сырных продуктов по основным параметрам с учетом физико-химических свойств используемого жирового компонента.

Установлено, что замена молочного жира растительным замедляет скорость сычужного свертывания молочно-растительной смеси, увеличивая продолжительность процесса пропорционально доле растительного жира в общей жировой фазе и оказывая влияние на обе стадии (табл. 1.1) [46, 47, 48, 49, 50].

Таблица 1.1 - Влияние степени замены молочного жира растительным на продолжительность стадий образования геля при сычужном свертывании № Доля растительно- Продолжительность, мин го жира в общей ферментативной коагуляционной гель-точка Вайткус В. отмечал, что замена молочного жира растительным оказала значительное влияние на скорость синерезиса при выработке сыра, вызывая пересушку зерна. Снижение синерезиса наблюдалось при использовании эмульсии с массовой долей жира 10 %, а также при добавлении в смесь перед свертыванием 15 % пахты с внесением поваренной соли в количестве 0,2 - 0,3 % или сухого обезжиренного молока. Улучшение консистенции сыра наблюдалось при его выработке с добавлением пахты [12].

По реологическим показателям (твердости и условному предельному напряжению сдвига) сырный продукт, выработанный с добавлением пахты, почти не отличался от натурального сыра «Голландский». Он имел нежную пластичную консистенцию и характеризовался умеренно выраженным вкусом. После созревания экспериментальные сырные продукты характеризовались удовлетворительным невыраженным вкусом и запахом без привкуса примененных жиров, хорошей консистенцией.

Гели с молочным жиром характеризуются пространственной структурой с хорошо выраженным каркасом и встроенными в него жировыми шариками с вторичной белковой оболочкой. Они имеют размеры в диаметре в среднем около 2 мкм. Сам по себе молочный жировой шарик имеет слоистую (чашуйчатую) структуру.

Выявление различия в структуре жировой фазы обуславливают изменение параметров синерезиса гелей. Результаты, представленные в таблице 1.2 свидетельствуют о существовании тенденции к уменьшению количества сыворотки, выделяющейся из геля, с увеличением доли растительного жира в общей массовой доле жира смеси.

Таблица 1.2 - Влияние степени замены молочного жира растительным на объем сыворотки, выделившейся при синерезисе При полной замене в смеси молочного жира растительным сычужный гель после первой стационарной стадии синерезиса будет содержать в среднем на 15 % больше влаги, чем гель с молочным жиром, в результате чего на обработку поступает более влажное сырное зерно. Однако, несмотря на то, что в сырном зерне с растительным жиром перед обработкой больше влаги, его обезвоживание во время обработки под влиянием повышения температуры происходит более интенсивно: продолжительность обработки сокращалась в среднем на 15-20 мин по сравнению с контрольным зерном, содержащим только молочный жир (табл. 1.3). При последующем прессовании существенных различий в процессе обезвоживания сырной массы с молочным и растительным жиром практически не наблюдалось.

Таблица 1.3 - Влияние степени замены молочного жира растительным на параметры процесса обработки сырного зерна и содержание влаги в сыре после прессования растительного должительности влаги в зерне влаги в сыре Анализ потерь влаги при созревании сырных продуктов показал, что замена молочного жира на растительный более чем на 30 % способствует замедлению процесса усушки. При 100 % замены потери влаги меньше на 5 %.

Органолептическими исследованиями полутвердых сырных продуктов (зрелых и в процессе хранения) показана целесообразность превышения степени замены молочного жира на растительный более чем на 50 %, прежде всего, по причине ухудшения вкуса во время хранения [51б 99б 120б 121б 122].

При исследовании изменения органолептических показателей сырных продуктов со структурообразователями в процессе хранения установлено, что присутствие дистиллированных моноглицеридов способствует менее интенсивному развитию кислого вкуса. Добавка водосвязывающих веществ, структурирующихся с образованием гидратированных мицелл (камель тары с модифицированным кукурузным крахмалом), напротив, этот процесс активизирует. Использование этих добавок существенно улучшает консистенцию, делая ее связной, нежной. Добавка комплексного состава, состоящая из эмульгаторов и влагоудерживающих агентов с различным механизмом структурирования (каррагинан, гуаровая камедь, моно- и диглицериды), сдерживает усиление во время хранения кислого вкуса, но способствует появлению мажущейся консистенции [52, 53, 94, 118, 119, 126].

На Острогожском маслосырзаводе Воронежской области по технологии, предложенной Палладиной О.К. и Зайцевым Я.П., вырабатывали полутвердый сыр типа сыра «Голландский» с использованием обезжиренного молока и жиров животного и растительного происхождения. Из смеси саломаса (80 %) и рафинированного растительного масла (20 %) получали жировые эмульсии, воспроизводящие, по мнению авторов, по физическим и пластическим свойствам молочный жир. Для приготовления эмульсии использовали ультразвуковой гидродинамический вибратор.

Шиллер Г.Г., Неберт В.К. и др. предложили способ производства полутвердого сыра с массовой долей жира 45 % с заменой от 15 до 25 % молочного жира композицией жиров растительного и животного происхожде6ния следующего состава: свиной жир – 88 %; говяжий жир – 7 %; подсолнечное масло – 5 %. Эмульсию из смеси указанных жиров, обогащенную казеинатом натрия и фосфолипидами пахты, вносили в обезжиренное молоко и из полученной смеси вырабатывали сырный продукт по технологии сыра «Голландский». Была установлена целесообразность более высокого процента замены молочного жира по причине ухудшения органолептических показателей сыра [45].

Армянскими исследователями была выполнена серия работ, направленных на использование жиров немолочного происхождения при производстве рассольных сыров типа «Чанах». В результате были разработаны технологии новых сыров «Раздан» с заменой 50 % молочного жира жировой эмульсией немолочного происхождения и «Наири» с использованием в его составе животных топленых жиров, частично заменяющих молочный жир [91, 92].

Серия работ, выполненных исследователями Кемеровского технологического института пищевой промышленности, посвященная использованию растительных жиров при производстве мягких сыров, вырабатываемых методами кислотно-сычужной и термокислотной коагуляции белков.

При разработке технологии производства сырных продуктов с растительными маслами (подсолнечным, подсолнечным высокоолеиновым, кукурузным, оливковым, соевым, рапсовым) Смирновой И.А. и Игнатьевой А.В. отмечалась нежелательность полной замены молочного жира. Было предложено оптимальное для данной технологии соотношение молочного жира и растительного масла (подсолнечного высокоолеинового) 1,5:1 соответственно. Установлена целесообразность использования в качестве эмульгатора растительного масла сухого обезжиренного молока в количестве 3 % от массы смеси. Сырный продукт вырабатывали путем термокислотной коагуляции белков, обосновав выбор этого способа производства тем, что он позволяет получить продукт не только с регулированным жирно-кислотным составом, но и обогащенный сывороточными белками. По органолептическим показателям полученный сырный продукт отличался нежной, пластичной консистенцией, приятным вкусом с мягким привкусом растительного масла, отсутствием рисунка [98, 99].

Остроумов Л.А. и Бобылин В.В. считают, что при выработке мягких кислотно-сычужных сырных продуктов хорошие результаты дает использование рапсового, оливкового и других видов масел. Авторы обосновывают перспективность использования растительных жиров при производстве мягких сырных продуктов значительной по сравнению с твердыми сырами экономией сырья, времени и площадей для созревания, позволяющей повысить эффективность производства. С этим следует согласиться, так как для России это особенно актуально в связи с недостатком сырья и оборотных средств у предприятий молочной промышленности [70].

Исследования, направленные на оптимизацию состава жировых композиций, предназначенных для использования в продуктах питания, являются прерогативой специалистов масложировой отрасли пищевой промышленности и ведутся на протяжении многих лет как у нас в стране, так и за рубежом.

Были сформулированы медико-биологические требования, в соответствии с которыми продукты, содержащие жиры немолочного происхождения должны обладать сбалансированным составом по жиру, белку, углеводам, макро- и микроэлементам. Важная роль в достижении планируемых свойств этих продуктов отводилась жировой фазе.

Основу большинства жировых композиций, рекомендованных для использования в молочной промышленности, как правило, составляют, так называемые, тропические масла: пальмовое, кокосовое, пальмоядровое.

Более дешевые, чем молочный жир, они являются привлекательными объектами для использования в молочной промышленности, так как даже частичная замена молочного жира позволяет снизить себестоимость вырабатываемой продукции [51, 95, 102, 104, 121, 125].

Сформулированы технологические принципы производства сырных продуктов с растительными жирами, которые легли в основу нового ГОСТ Р 53512-2009 «ПРОДУКТ СЫРНЫЙ. Общие технические условия».

Представлены технологические схемы производства полутвердых и мягких сырных продуктов.

Отрицательной стороной использования гидрированных жиров является наличие в их составе пространственных (транс-) и позиционных изомеров ненасыщенных жирных кислот, возникающих в процессе гидрогенизации жидких жиров и масел. Основные транс-изомеры гидрированных жиров – трансоктадеценовые кислоты (С18:3), а также пространственные и геометрические изомеры линолевой (С18:2) и линоленовой (С18:3) кислот, в том числе с сопряженными (конъюгированными) связями [104].

В соответствии с российским законодательством содержание в пищевых продуктах транс-изомеров жирных кислот не должно превышать 8%.

Поэтому составляют композиции из пальмового масла, обладающего повышенной вязкостью, и жидких растительных масел с низкой вязкостью путем смешивания в количественных соотношениях, обеспечивающих требуемые реологические свойства жирового компонента.

Использование натуральных растительных масел (подсолнечное, рапсовое, кукурузное, оливковое и др.) в составе жировых композиций обогащает жирнокислотный состав продукта за счет содержания в их составе полиненасыщенных жирных кислот.

Состав жировых композиций, предназначенных для использования в молочной промышленности и, в частности, в сыроделии, как правило, подбирается с ориентацией на физико-химические свойства молочного жира. В первую очередь при этом обращается внимание на температуру плавления и застывания. Это обусловлено желанием добиться таких же показателей качества и свойств сырного продукта, как и у сыра с молочным жиром. Однако говорить об адекватной замене в данном случае некорректно, поскольку отличия в химическом составе и структуре эмульсий растительного жира от натуральной эмульсии молочного жира предполагают изменение физико-химических, в том числе реологических свойств жировой фазы продукта. Это может стать причиной не только изменения консистенции продукта, но и параметров некоторых технологических операций процесса производства, во время которых происходят существенные структурные перестройки сырьевых компонентов.

Таким образом, многообразие разновидностей растительных жиров и составленных из них композиций, обладающих широким спектром физико-химических, в том числе реологических свойств, изменяющихся под влиянием температуры. Требует оптимизации технологий сырных продуктов по основным параметрам с учетом свойств используемого жирового компонента [119, 120].

Исследование белково-жировых эмульсий в производстве плавленых сыров изучали В.А. Самодуров с сотрудниками [109]. Для получения эмульсии различной жирности (3, 30 и 67%-ной) в качестве жировой фазы использовали композиции, в которые входили говяжий жир, свиной топленый жир и подсолнечное масло в определенных соотношениях. Дисперсной средой служила пахта, полученная при производстве масла способом преобразования высокожирных сливок. В качестве эмульгаторов использовали казеинат натрия и фосфатидный концентрат. Диспергирование жира проводили в два этапа: первый – грубое диспергирование путем перемешивания расплавленных жиров в нагретой пахте, второй – тонкое диспергирование двухкратной гомогенизацией. Полученные эмульсии рекомендованы к практическому применению.

А.Н. Ряполов изучал возможность частичной или полной замены в рецептурах плавленого сырного продукта масла крестьянского растительным жиром «Акобленд». Установлено, что при выработке плавленого сырного продукта допустимо введение 36 кг жира взамен соответствующего количества крестьянского масла. Разработаны композиции для использования в производстве плавленых сырных продуктов, состоящие из сухой подсырной сыворотки, обезжиренной кедровой муки и растительного жира «Акобленд».

ВНИИМС разработаны частные технологии новых видов сырных продуктов с растительными жирами: полутвердого сырного продукта «Урожайный» (ТУ 9225-082-04610209-2000) с частичной заменой молочного жира растительным; полутвердого сырного продукта «Деревенский»

(ТУ 9225-083-04610209-2000) с частичной заменой молочного жира растительным; полутвердого сырного продукта «Богатырь Кубани Лабинский»

(ТУ 9225-140-04610209-2003) с частичной заменой молочного жира растительным; мягкого сырного продукта «Вираж» (ТУ 9225-173-04610209из сухого молока с растительным жиром [55, 62, 93, 112, 113].

Функционально-технологические свойства белков молока Одним из главных компонентов молока являются белки, массовая доля которых в молоке колеблется в пределах от 2,9 до 4,0 %. Значимость белков как необходимого компонента в питании человека и в производстве различных молочных продуктов обусловлена следующим:

- высокий биологической ценностью за счет специфичности аминокислотного состава и сбалансированности незаменимых аминокислот;

- энергетической ценностью, легкой и практически полной перевариваемостью в организме;

- рядом физико-химических и функциональных свойств, способствующих стабилизации коллоидной системы и жировой эмульсии молока;

- значительной термостабильностью основного белка-казеина, позволяющей сохранить устойчивость всех систем молока при хранении, технологической обработке и выработке молочных продуктов [14, 15, 16, 96, 105].

Изучение структуры и свойств молока представляет большой практический интерес с точки зрения обработки и переработки молока на различные молочные продукты. За последние годы, благодаря использованию современных методов анализа (главным образом электрофоретических, электронной микроскопии и хроматографических), накоплен обширный информационный материал о свойствах белков молока, о поведении их на различных стадиях технологических процессов.

Белки – это высокомолекулярные соединения, состоящие из аминокислот, которые связаны между собой характерной для белков пептидной связью. Все белки в качестве обязательного элемента содержат азот, отличающийся необычайно большими размерами молекул и поэтому в воде образуют коллоидные растворы [22, 43, 75, 87, 106].

1.2.1. Характеристика фракций белков молока В настоящее время общепринятой номенклатурой белков молока является номенклатура, предложенная Комитетом по номенклатуре и методологии белков ассоциации американских ученых в области молочной промышленности (ADSA). Конечно же ту номенклатуру нельзя считать окончательной, по мере разработки новых, более совершенных методов исследований и установления первичной структуры фракций белков она может изменяться [1, 2].

Казеиновая фракция и сывороточные белки с помощью электрофоретических методов разделяются примерно на 30 зон, имеющих различную электрофоретическую подвижность. Фракции казеина обозначают буквами греческого алфавита (; ; ; ), указывающими на последовательность их расположения на электрофореграмме. Самую высокую скорость передвижения имеет -казеин.

Целенаправленные исследования фракционного состава казеина позволили определить, что каждая из фракций казеина представляет собой комплекс основных и минорных фракций, включая генетические варианты.

Генетические варианты предполагают существование обусловленных наследственностью различных форм определенного белка. Генетические варианты белков молока отличаются по своей первичной структуре (расположением аминокислот в полипептидной цепи, реже из полипептидной цепи «вычеркивается» один или несколько аминокислотных остатков).

Образование этих фракций связано с наследственными факторами, то есть обусловлено генетически. Генетические варианты обозначают буквами латинского алфавита: А; В; С и т.д.

В настоящее время принято считать, что в молоке коров содержится шесть главных белков: S1-казеин, S2-казеин, -казеин, -казеин, лактоглобулин и -лактальбумин [4, 5, 28, 29, 30, 31, 32, 33].

Фракционный состав казеина представлен на рис 1.1.

S1-казеин S2-казеин S0-казеин 1-казеин 2-казеин 3-казеин

АВСДЕ АВСД АВ

Примечание: Содержание фракций казеина приведено в процентах от S1-Казеин – основная фракция S-казеинов, состоит из простой полипептидной цепи, содержащей 199 аминокислотных остатков, 8 остатков фосфорной кислоты; подобно -казеину и в отличие от -казеина не содержит цистеина, имеет повышенное содержание аспарагиновой кислоты, лизина и тирозина, осаждается под действием ионов кальция (кальцийнеустойчивая фракция); имеет пять генетических вариантов (А, В, С, Д, Е).

S2-Казеин содержит 207 аминокислотных остатков, имеет четыре генетических вариантов, отличающихся степенью фосфорилирования (содержит от 10 до 13 фосфосериновых остатков); в отличие от S1-казеина и подобно -казеину содержит два остатка цистеина; осаждается под действием ионов кальция – кальцийнеустойчивая фракция [7. 26, 34, 35, 37, 38, 39, 40, 44, 48, 67, 68, 69, 74].

-Казеин представлен полипептидной цепью из 209 аминокислотных остатков, которая содержит пять остатков фосфорной кислоты; имеет семь генетических вариантов. Фракция характеризуется повышенным содержанием валина, лейцина, пролина, содержит меньше аланина и аспарагиновой кислоты при отсутствии цистеина. -Казеин осаждается в присутствии ионов кальция при температуре 35о С, а в охлажденном состоянии (4о С) – не чувствителен к их действию. В отличие от S-казеинов, -казеин растворим при низких температурах и может в значительных количествах переходить из мицелл казеина (без видимого их нарушения) в плазму молока и частично гидролизоваться под действием плазмина молока. В результате гидролиза образуются фрагменты -казеина, которые -казеинами и компоненты протеозо-пептонов с более низкой молекулярной массой.

Поэтому Комитетом по номенклатуре белков (ADSA) рекомендуется называть -казеины и компоненты 5 и 8 протеозопептонов -казеинами, указывая в скобках аминокислотную последовательность соответствующего фрагмента.

Следует особо отметить способность -казеина, как и S-казеинов осаждаться в присутствии ионов кальция, что имеет большое практическое значение при сычужном свертывании молока (под действием сычужного фермента и в присутствии ионов кальция) в производстве сычужных сыров. От содержания этих фракций в молоке зависят скорость процесса свертывания, реологические свойства получаемых сгустков, поведение их при дальнейшей обработке и, как следствие, выход и качество готового продукта.

-Казеин. Главный компонент -казеина представлен полипептидной цепью, состоящей из 169 аминокислотных остатков, в том числе двух остатков цистеина. -Казеин в отличие от S- и -казеинов содержит только один фосфосериновый остаток, поэтому практически не присоединяет ионы кальция, то есть не теряет растворимости в их присутствии и является кальцийустойчивой фракцией. Хорошую растворимость -казеина обусловливают также присутствующие в его составе гликолизированные компоненты (гликомакропептиды), в состав которых входят Nацетилгалактозамин, галактоза и N-ацетилнейраминовая (сиаловая) кислота, содержащие большое количество лиофильных ОН-групп. Гликомакропептиды содержат в своем составе много серина, треонина и глутаминовой кислоты и характеризуются высоким отрицательным зарядом. При ассоциации с S- и -казеинами к-казеин образует стабильные мицеллы и, располагаясь большей частью на поверхности последних, выполняет роль защитного коллоида по отношению к этим кальцийнеустойчивым фракциям, то есть предотвращает их осаждение ионами кальция в свежем молоке.

к-Казеин не гидролизуется плазмином в отличие от -казеина, но содержит чувствительную к химозину (сычужному ферменту) пептидную связь, образованную остатками фенилаланина в положении 105 и метионина в положении 106. Продуктами гидролиза к-казеина являются гидрофобный пара-к-казеин (аминокислотные остатки с 1 по 105) и гидрофильные гликомакропептиды (аминокислотные остатки со 106 до 169).

Воздействие сычужного фермента на поверхностную фракцию мицелл казеина – к-казеин – с последующими его гидролизом, потерей отрицательного заряда и дестабилизацией кальцийнеустойчивых S- и казеинов положено в основу сычужного свертывания молока в производстве сычужных или кислотно-сычужных сыров.

Группа -казеинов. Как уже отмечалось (см. характеристику казеина) Комитетом по Номенклатуре (ADSA) рекомендовано называть казеины -казеинами с указанием в скобках параметров фрагмента этой фракции. Например: 1-казеин следует называть – -Кн (фрагмент 29…209); 2-казеин – -Кн (фрагмент 106…209); 3-казеин – -Кн (фрагмент 108…209).

На рисунке 1.1 группа -казеинов обозначена просто как фрагменты -казеина без указания параметров фрагмента с сохранением буквенного обозначения фракции – «», что можно объяснить широким распространением названия этой группы казеинов в отраслевой научной, научнопрактической и производственной литературе.

В свежем молоке здоровых коров содержание -казеинов составляет от 3 до 7 %. Особенностью -казеинов является то, что под действием сычужного фермента белки этой фракции не осаждаются уходят в сыворотку. То есть увеличение содержания -казеинов в молоке приводит к снижению степени использования белков в производстве продуктов, в основу технологии которых положено сычужное свертывание (сычужные сыры, казеин сычужный, отдельные виды творога).

Сывороточные белки – это белки молока, оставшиеся в сыворотке после осаждения казеина из сырого обезжиренного молока при подкислении его до рН 4,6 и температуре 20о С. Сывороточные белки фракционируют не только по их электрофоретической подвижности, но и по их растворимости в растворах солей и при разной температуре.

Основными сывороточными белками принято считать лактоглобулин, массовая доля которого от общего содержания этих белков составляет от 50 до 54 %, и -лактальбумин – от 20 до 25 %. Остальное количество сывороточных белков приходится на альбумин сыворотки крови, иммуноглобулины, термостабильные сывороточные белки и другие минорные белки.

В отличие от казеинов, сывороточные белки не ассоциируют друг с другом, не осаждаются в изоэлектрической точке (рН 4,6), их полипептидные цепи не содержат фосфора, отличаются высоким содержанием серосодержащих аминокислот, низким содержанием пролина, поэтому имеют глобулярную конформацию со значительным количеством -спиральных участков. В силу малого размера частиц сывороточных белков их количество во много раз превышает число казеиновых мицелл.

Сывороточные белки не гидролизуются плазмином и сычужным ферментом, по сравнению с казеином менее чувствительны к кальцию, но более чувствительны к нагреванию. Нагревание молока или сыворотки вызывает их денатурацию – изменение структуры (развертывание полипептидных цепей) с последующим взаимодействием друг с другом и с казеином казеиновых мицелл. Образующиеся комплексы влияют на технологические свойства молока: термоустойчивость и способность к сычужному свертыванию.

Фракционный состав сывороточных белков (в % к общему содержанию) приведен на рисунке 1.2.

Белковые молекулы содержат от 100 до нескольких тысяч аминокислот в пептидных цепях, упорядоченных в пространстве. Для характеристики строения белков введены понятия о первичной, вторичной и третичной структуре. И если речь идет о белках, образующих мицеллы, - о четвертичной структуре. В настоящее время изучена первичная структура большинства компонентов казеина, -лактоглобулина, -лактальбумина, протеозо-пептонов. А также получены некоторые сведения о вторичной, третичной и четвертичной структурах основных белков молока [80, 81, 82].

(иммуно- растворах солей глобулины) (основные сывороточные белки) ИrG1 (1,2-3,3%) -лактоглобулин электрофо- мочевина ИrG2 (0,2-0,7%) (АВСDEFG) (7-12%) ретические свободные ИrM (0,2-0,7%) -лактальбумин фракции - аминокислоты Рис. 1.2. Фракционирование сывороточных белков Первичная структура определяется числом и расположением аминокислот, конфигурацией связей в полипептидных цепях и, если белки состоят из нескольких полипептидных цепей, местоположением и типом поперечных связей.

Вторичная структура белков отражает порядок пространственной ориентации полипептидной цепи – конформацию, зависящую от взаимного расположения аминокислотных остатков полипептидной цепи. Полипептидные цепи белковых молекул могут иметь спиралевидную или зигзагообразную укладку, стабилизированную за счет водородных связей.

Третичная структура отражает способ укладки полипептидных цепей в глобулярных белках с образованием компактной структуры. Формирование третичной структуры обусловлено тем, что аминокислоты пролин и оксипролин своей плоской конфигурацией нарушают -спираль, вследствие чего происходит ее развертывание и образование компактных шарообразных структур.

Стабильность третичной структуры обусловлена силами взаимодействия полярных и неполярных связей боковых цепей, а также водородными связями.

Четвертичная структура. Казеины, как некоторые другие белки, могут образовывать непрочно связанные друг с другом мицеллы, то есть формировать четвертичную структуру. Мицеллы – это агрегаты частиц, состоящие из субединиц (субмицелл), которые легко разрушаются под воздействием внешних факторов. Связь между субмицеллами в мицеллах осуществляются, по-видимому, через кальцийфосфатные мостики, так как величина казеиновых частиц в значительной степени зависит от содержания кальция в молоке. После удаления кальция мицеллы казеина распадаются на субмицеллы.

В настоящее время с помощью электронномикроскопических исследований установлено, что казеинаткальцийфосфатный комплекс образует мицеллы, которые имеют сферическую форму с диаметром от 40 до 300 нм (средний диаметр составляет около 100 нм) и являются высокоорганизованными структурными единицами со средней молекулярной массой 6.108.

Первой моделью субмицеллярного строения мицелл является модель, разработанная Мором. Другие модели этого типа можно рассматривать как ее модификации, в том числе и модель, разработанную Д.Г.

Шмидтом.

Автор предполагает, что мицелла казеина состоит из субмицелл диаметром 10-20 нм. Субмицеллы состоят из S1-, s2-, - и -казеинов в соотношении 3:1:3:1.

Субмицеллы объединяются в мицеллы с помощью коллоидного фосфата кальция. Ряд исследователей не исключают возможность мицеллообразования казеина за счет гидрофобных взаимодействий между субмицеллами.

С появлением новых и развитием традиционных методов исследований структура модели мицелл казеина уточнялась и совершенствовалась.

Таким образом, строение белков молока следующее. Белки состоят из крупных молекул (полипептидных цепей) с относительной молекулярной массой свыше 10000, способных агрегировать друг с другом в субмицеллы и мицеллы. Свойства белков определяются количеством, видом и последовательностью расположения аминокислот (т.е. первичной структурой), их пространственной ориентацией и способом укладки полипептидных цепей (вторичной и третичной структурой), а также взаимодействием агрегатов основных фракций субмицелл (из S1-, s2-, - и -казеинов) в мицеллах (четвертичной структурой). Силы, обусловливающие ту или иную структуру отличаются по своей природе и прочности [11, 83, 97, 108, 109, 111].

Коагуляцию казеина при выработке большинства кисломолочных продуктов вызывает образующаяся при молочнокислом брожении лактозы молочная кислота, т.е. происходит кислотная коагуляция казеина или кислотное свертывание белков молока.

Сущность кислотной коагуляции казеина сводится к следующему.

Молочная кислота при накоплении в молоке снижает отрицательный заряд мицелл казеина, так как Н-ионы подавляют диссоциацию свободных карбоксильных групп и кислотный групп фосфорной кислоты казеина: группы СОО- переходят в СООН, а РО3-2 – в РО3Н2. В результате этого перехода достигается равенство положительных и отрицательных зарядов, т.е.

наступает изоэлектрическое состояние казеина (при рН 4,6-4,7), в котором происходят конформационные изменения макромолекул белка и они теряют свою растворимость и устойчивость [78, 79, 110].

Помимо снижения отрицательного заряда мицелл казеина под действием молочной кислоты нарушается структура казеинаткальцийфосфатного комплекса – от него отщепляется фосфат кальция и органический кальций. Так как кальций и фосфат кальция являются важными структурными элементами комплекса, их переход в плазму молока дестабилизирует мицеллы казеина и вызывает их диспергирование.

Свертывание белков молока сычужным ферментом является одним из наиболее важным процессов при выработке сыра. От скорости получения, структурно-механических и синеретических свойств сычужного сгустка зависят структура, консистенция, рисунок и другие показатели готового сыра.

Сычужное свертывание белков молока (сычужная коагуляция казеина) носит необратимый характер и включает две стадии – ферментативную и коагуляционную. Механизм как первой, так и второй стадии сычужного свертывания белков молока окончательно не установлен. Существует несколько теорий, объясняющих химизм взаимодействия сычужного фермента с казеинаткальцийфосфатным комплексом и последующей коагуляцией параказеина – фосфоамидазная, гидролитическая и др.

Фосфоамидазная теория разработана П.Ф. Дьяченко. Согласно этой теории сычужный фермент, разрывая фосфоамидную связь в молекуле казеина, освобождает в образовавшемся параказеине ОН-группы фосфорной кислоты, которые связывают ионы кальция. Образование «кальциевых мостиков» между молекулами параказеина приводит к коагуляции белка [21].

В последние годы получила распространение теория протеолитического действия сычужного фермента (гидролитическая теория). В соответствии с этой теорией на первой стадии под действием основного компонента сычужного фермента химозина происходит разрыв пептидной связи фенилаланин (105) – метионин (106) в полипептидных цепях -казеина ККФК. В результате ограниченного специфического протеолиза молекулы -казеина распадаются на гидрофобный пара- -казеин и гидрофильный гликомакропептид.

Как мы уже отмечали, гликомакропептиды -казеинов имеют высокий отрицательный заряд и обладают сильными гидрофильными свойствами. При их отщеплении снижается приблизительно наполовину дзетапотенциал на поверхности мицелл казеина и разрушается частично гидратная оболочка. Таким образом, силы электростатического отталкивания между частицами уменьшаются и дисперсная система теряет устойчивость.

На второй стадии, частично дестабилизированные мицеллы казеина (параказеина), содержащие в отличие от нативных мицелл параказеинаткальцийфосфатный комплекс (ПККФК), собираются в агрегаты из двух, трех и более частиц, которые затем соединяются между собой продольными и поперечными связями в единую сетку, образуя сгусток. Таким образом, возникает рыхлая пространственная структура, в петлях которой заключена дисперсионная среды, т.е. происходит гелеобразование.

В последние годы получила распространение теория протеолитического действия сычужного фермента (гидролитическая теория). В соответствии с этой теорией на первой стадии под действием основного компонента сычужного фермента химозина происходит разрыв пептидной связи фенилаланин (105) – метионин (106) в полипептидных цепях -казеина ККФК. В результате ограниченного специфического протеолиза молекулы -казеина распадаются на гидрофобный пара- -казеин и гидрофильный гликомакропептид.

Как мы уже отмечали, гликомакропептиды -казеинов имеют высокий отрицательный заряд и обладают сильными гидрофильными свойствами. При их отщеплении снижается приблизительно наполовину дзетапотенциал на поверхности мицелл казеина и разрушается частично гидратная оболочка. Таким образом, силы электростатического отталкивания между частицами уменьшаются и дисперсная система теряет устойчивость.

На второй стадии, частично дестабилизированные мицеллы казеина (параказеина), содержащие в отличие от нативных мицелл параказеинаткальцийфосфатный комплекс (ПККФК), собираются в агрегаты из двух, трех и более частиц, которые затем соединяются между собой продольными и поперечными связями в единую сетку, образуя сгусток. Таким образом возникает рыхлая пространственная структура, в петлях которой заключена дисперсионная среды, т.е. происходит гелеобразование.

Анализируя две концепции сычужной коагуляции казеина, одна из которых основана на протеолитическом, а другая – на фосфоамидазном действии сычужного фермента. Г.Н. Крусь отмечает их недостатки и предлагает собственную концепцию. С ее точки зрения, первая концепция не объясняет роли растворимых солей кальция на коагуляционной стадии свертывания молока, в то время как достоверно известно, что недостаток ионов кальция в молоке приводит к образованию сгустка с неудовлетворительными структурно-механическими свойствами. Вторая концепция рассматривает механизм коагуляции с учетом первичной структуры и совершенно исключает особенности третичной и четвертичной структуры мицелл казеина, в частности роль -фракции в стабилизации мицелл казеина [25, 41, 66, 76, 77].

Выдвинутая Г.Н. Крусь концепция (первоначальный вариант) построена на основе модели мицеллы казеина, предложенной Шмидтом, и двух теориях сычужной коагуляции казеина – гидролитической и фосфоамидазной. Это была своего рода попытка объединить и дополнить обе теории, ради чего Г.Н. Крусь пришлось сделать три предположения. Вопервых, предположить, что сычужный фермент способен гидролизовать как пептидную, так и фосфоамидную связи. При этом предполагалось, что фосфоамидазным действием обладает не химозин, а сопутствующие ему ферменты. Во-вторых, принять точку зрения П.Ф. Дьяченко о наличии в мицелле казеина ковалентной фосфоамидной связи между фосфосериновыми группами и гуанидиновыми группами аргинина. В-третьих, предположить, что гликомакропептид, создавая вокруг мицеллы «волосяной покров», препятствуя сближению сычужного фермента с фосфосериновыми группами S- и -казеинов и тем самым препятствует проявлению фосфоамидазного действия сычужного фермента.

Согласно концепции, предложенной Г.Н. Крусь, сычужная коагуляция происходит в две стадии. На ферментативной стадии под действием сычужного фермента сначала происходит гидролиз -казеина по связи фенилаланин-метионин (105-106), и от мицеллы казеина отщепляется гликомакропептид. На поверхности мицелл образуются участки, свободные от гликомакропептидов, что делает возможным проявление фосфоамидазного действия сычужного фермента. В результате происходит гидролиз связи между фосфосериновыми группами S- и -казеинов и остатками аргинина во фракциях, а также между фракциями казеина с освобождением гидроксильных групп фосфорной кислоты и гуанидиновых групп аргинина. Однако при этом коагуляция еще не происходит. От начала ферментативной стадии до стадии коагуляции происходит определенный промежуток времени – лаг-период.

В этот период и происходит резкое снижение электрокинетического потенциала мицелл казеина за счет отщепления гликомакропептида, несущего основную часть отрицательного заряда, что приводит к снижению энергетического барьера и частичному нарушению гидратной оболочки, то есть к снижению устойчивости мицелл.

На коагуляционной стадии ионы кальция и коллоидный фосфат кальция взаимодействуют с фосфосериновыми группами мицелл с образованием «мостиков», при большом количестве которых образуется сгусток.

Автор этой концепции не исключает, что на стадии коагуляции действуют силы гидрофобного взаимодействия пара--казеина, а также электростатические взаимодействия между положительно заряженными участками пара--казеина и отрицательно заряженными участками S- и -казеинов. Однако при этом основная роль в формировании сгустка отводится ионам кальция и коллоидному фосфату кальция.

Проведение Г.Н. Крусь дальнейших исследований по вопросам строения мицелл казеина и действия на них сычужного фермента, а также анализ результатов многочисленных исследователей позволили ей разработать модель мицеллы казеина, с позиции которой объясняется механизм его сычужной коагуляции, а также уточнить предложенную ранее концепцию сычужной коагуляции (первоначальный вариант.

Сущность уточненной Г.Н. Крусь концепции сычужной коагуляции казеина заключается в следующем. Изучение характера связей в мицелле позволило установить, что между фосфосериновыми группами и гуанидиновыми группами аргинина фракций казеина существует электростатическое взаимодействие, а не ковалентная фосфоамидная связь, как предполагал П.Ф. Дьяченко. Электростатические взаимодействия могут нарушаться без непосредственного участия химозина, например, при кооперативных превращениях мицеллы, то есть для сычужной коагуляции совершенно не обязательно, чтобы сычужный фермент обладал фосфоамидазным действием.

Ферментативная стадия сычужной коагуляции характеризуется гидролизом -казеина с отщеплением от мицеллы гликомакропептида и сопровождается снижением величины электрокинетического потенциала.

Отщепление гликомакропептида вызывает кооперативные изменения структуры мицеллы, что приводит к нарушению электростатических взаимодействий в мицелле с освобождением фосфосериновых групп и гуанидиновых групп аргинина.

Все эти изменения протекают во времени, поэтому от начала ферментативной стадии до стадии коагуляции проходит определенный промежуток времени (лаг-период), в течение которого электрокинетический потенциал мицелл снижается почти вдвое, а гидролиз всего -казеина достигает около 85 %. При этом гидролиз -казеина мицеллы, вступающей в гелеобразование, должен составлять около 97 %.

На коагуляционной стадии гидроксильные группы фосфосериновых групп вступают во взаимодействие с ионами кальция и (или) коллоидным фосфатом кальция с образованием сгустка.

Отдельные положения обсуждаемой концепции сычужного свертывания согласуются с результатами ранее проведенных исследований.

Так, исследованиями доказано, что появление первых физических признаков агрегации мицелл наблюдается только в том случае, если гидролизу подвергнуто около 80-90 % -казеина. При этом отмечается, что по теоретическим расчетам при повышении концентрации белков агрегации должна начинаться при более низкой степени протеолиза (от 45 до 50 %).

В исследованиях Д. Делглейш отмечает, что для агрегирования мицелл казеина под действием сычужного фермента необходим достаточно глубокий гидролиз -казеина. Агрегация мицелл казеина с максимальной скоростью происходит только при условии полного гидролиза -казеина. К агрегации способны только те мицеллы, в которых содержание негидролизованного -казеина составляет 15 % и менее.

Исследуя процесс сычужного свертывания молока турбидиметрическим методом, Б.А. Сурков с сотрудниками высказали предположение, что поддействием сычужного фермента происходят внутримицеллярные конформационные превращения, заключающиеся в расщеплении -казеина и последующем агрегировании мицелл казеина. Однако при этом от начала ферментативной стадии до стадии коагуляции имеется определенный промежуток времени – лаг-период, в течение которого происходит снижение электрокинетического потенциала мицелл и повышения уровня гидролиза -казеина [100].

Закономерности процесса сычужного свертывания исследовал В.П.

Табачников. Проанализировав ранее проведенные исследования гелеобразования в растворах полимеров и характер коллоидных структур, он пришел к выводу, что процесс коагуляции белков молока должен соответствовать общим закономерностям гелеобразования, поскольку белки молока, по существу, являются биополимерами.

В исследованиях В.П. Табачникова и сотрудников использовался разработанный им реологический метод, основанный на непрерывном измерении эффективной вязкости молока в процессе сычужного свертывания с помощью ротационного вискозиметра, а также используемый в медицине метод исследования процесса свертываемости крови с помощью тромбоэластографа [101].

Получив реограммы процесса сычужного свертывания, В.П. Табачников выделяет на них четыре участка, различающихся характером зависимости эффективной вязкости от времени после внесения в молоко сычужного фермента.

Параллельно полученные типичные реограмма и эластограмма сычужного свертывания молока приведены на рис. 1.3.

I II III IV

Рис. 1.3. Реограмма (а) и эластограмма (б) процесса сычужного Исследованию кинетики сычужного свертывания молока, в том числе закономерностей структурных изменений казеинаткальцийфосфатного комплекса в ходе этого процесса, посвящено достаточно много работ Р.

Раманаускаса с сотрудниками [20, 88].

Процесс гелеобразования при сычужном свертывании, продолжительность его отдельных стадий, а также качество формирующихся сгустков определяется многообразием факторов: составом и свойствами молока (в том числе фракционным составом белковой фазы, степенью ее дисперсности), свойствами и дозой бактериальной закваски, концентрацией и свойствами молокосвертывающего фермента, соотношением солей в системе и дозой хлорида кальция, температурой пастеризации исходного молока, температурой свертывания и другими.

Основными влияющими на стабильность молока факторами являются температура и кислотно-щелочной баланс (рН), а также продолжительность их воздействия. Таким образом, процессы биотрансформации компонентов молока зависят от сочетания температуры, рН и скоростей их изменения [63, 64, 65].

Компоненты молока обладают множеством взаимозащитных функций, обеспечивающих целостность и стабильность системы. Например, от воздействия высоких температур казеиновых комплексы защищены поверхностной областью мицелл, на которой локализован -казеин, являющийся гликопротеином. Фрагмент -казеина, отвечающий за термоустойчивость мицелл – гликомакропептид (ГМП) – относится к группе сиалопротеинов, имеющих в составе сиаловую кислоту с высоким отрицательным зарядом. Когда ГМП отщепляется от -казеина под действием сычужного фермента или происходит гидролиз углеводной части ГМП (потеря сиаловой кислоты) мицеллы казеина теряют устойчивость и молоко свертывается.

Фактором, управляющим изменением зарядности, является наличие ионов Н+ и ОН-, т.е. рН. Скорость увеличения количества ионов Н+ в системе зависит либо от характера протекания молочнокислого процесса (температуры, вида используемых заквасок и их кислотообразующей способности), либо от принудительного изменения рН путем внесения в молоко водных растворов кислот (прямое подкисление).

Одной из защитных функций молока как системы является наличие на всех компонентах молока (мицеллах, жировых глобулах, молекулах и ионах) гидратных оболочек, что обусловлено дипольным характером воды.

Чтобы сделать компоненты молока способными к взаимодействию, необходимо расформировать гидратные оболочки. В каждом типе свертывания есть приоритетный «дегидратирующий» фактор:

ТКС – температура.

На стадии формирования сгустков осуществляется процесс биотрансформации молочных белков и от алгоритма образования связей («белок-белок» и «жир-белок») зависит распределение компонентов молока между сгустком и сывороткой, т.е. выход сыра. Традиционно количество сухого вещества молока в сыворотке колеблется от 5,25 до 7,25 %, что в среднем составляет 6,25 %. В процентах от доли сухих веществ молока – 51 % переходит в сыр и 49 % остается в сыворотке.

По мнению Р.И. Раманаускаса, образование структуры сычужного сгустка начинается не с изменений молочной системы, вызываемых добавлением молокосвертывающих ферментов, а со структурных изменений ее во время обработки сырья до свертывания. Поэтому на конечные параметры структуры сыра можно влиять путем регулирования структурных изменений казеинаткальцийфосфатного комплекса в молоке [88].

Фосфатнокальциевый комплекс казеина находится в равновесии с растворенными в молоке солями, в частности с фосфат- и цитрат-анионами и катионом Са2+, которые могут присутствовать в молоке как в виде ионов, так и в форме недиссоциированных солей фосфорной и лимонной кислот.

Поэтому изменения в солевом составе водной фазы сопровождается изменениями в структуре и величине частиц казеина, что сказывается и на сычужном свертывании молока.

Функция созревания сборного молока в основном состоит именно в выравнивании солевого баланса между водной и мицеллярной фазами, поэтому коррекцию солевого состава молока выгоднее осуществлять на стадии его созревания, а не непосредственно перед свертыванием.

Поскольку сычужный фермент действует в широком температурнокислотном диапазоне, процесс сычужного свертывания и реологические свойства сгустка в большей степени зависят от фазы агрегации, т.е. от взаимодействия белков с ионами кальция.

В настоящее время сложились определенные требования к составу и свойствам молока как объекта гелеобразования под действием молокосвертывающих ферментов, которые объединяет общее понятие - сыропригодность молока [3, 27, 71].

1.3. Особенности производства комбинированных мягких кислотносычужных сырных продуктов Одним из перспективных направлений молочной промышленности является производство комбинированных продуктов. Его сущность заключается в направленном регулировании составных компонентов продуктов с целью совершенствования их состава и свойств.

Академик Липатов Н.Н. указывает, что комбинирование достигается двумя способами. Первый из них заключается в добавлении к молоку и молочным продуктам сырья растительного и животного происхождения.

Второй способ заключается в добавлении молочных ингредиентов к сырью растительного и животного происхождения [56, 57].

Конечная цель получения комбинированных молочных продуктов состоит в обеспечении предпочтительного набора и соотношения компонентов, максимально приближенных к физиологическим потребностям организма. Это положение прослеживается в большинстве литературных источников, посвященных данной проблеме.

При создании комбинированных молочных продуктов необходимо стремиться к корректировке их жирнокислотного, аминокислотного, минерального и витаминного состава, а также придавать продуктам лечебнопрофилактические свойства за счет включения в их рецептуру биологически активных веществ.

Проблемы проектирования продуктов и рационов питания с задаваемой пищевой ценностью подробно рассмотрены в работах Н.Н. Липатова (мл.) [58, 59]. Под пищевой ценностью автор подразумевает понятие, интегрально отражающие всю полноту полезных свойств продуктов, в том числе степень обеспечения им физиологических потребностей человека в основных пищевых веществах и энергии.

Н.Н. Липатов (мл.) предлагает делить пищевые комбинированные продукты на три категории (поколения). По этой классификации к комбинированным молочным продуктам первого поколения относятся продукты, приближенные по органолептическим показателям к традиционным, при получении которых часть молочного сырья заменена гидративными, эквивалентными по содержанию белка или сухих веществ, массами. Ко второму поколению автор относит те комбинированные продукты, которые, удовлетворяя органолептические восприятия потребителей, являются единственным источником эссенциальных нутриентов, обеспечивая потребность в них конкретных групп населения. Третье поколение представляют продукты адекватные традиционным по органолептическим показателям и структурным формам питательным и балластным веществам, обеспечивающим при включении в рационы питания материальный и энергетический баланс в организме человека.

Н.Н. Липатовым (мл.) сформулированы принципы проектирования состава сбалансированных продуктов и содержащих их рационов. Основные их положения следующие:

- соответствие рационально сбалансированной рецептуре;

- соответствие сбалансированности аминокислотного состава белоксодержащих ингредиентов статистически обоснованному белковому эталону;

- возможность целенаправленно изменять жирно-кислотный состав внесением дополнительных жирсодержащих ингредиентов;

- максимальное приближение к задаваемому соотношению между насыщенными, мононенасыщенными и полиненасыщенными жирными кислотами в любом наборе жирсодержащих ингредиентов;

- расчет рецептур продукта, входящего в рацион, с учетом состава блюд и продуктов, употребляемых одновременно с проектируемым;

- состав многокомпонентного продукта в одноразовом или суточном рационах должен балансировать их по энергетической ценности, соотношению макро- и микропитательных веществ и набору балластных компонентов пищи.

Анализ состава мягких сыров показывает, что они содержат белки, жиры и их производные, а также макро- и микроэлементы, витамины и другие компоненты [6, 7, 8].

В таблице 1.4 приведено содержание в отдельных представителях мягких кислотно-сычужных сыров белка, жира и соли.

Таблица 1.4 - Содержание в мягких кислотно-сычужных сырах жира, белка и соли, % Как видно из таблицы, абсолютное содержание жира в сырах варьирует от 10,5 (сыр «Семейный») до 19,8 % (сыр «Кемеровский»), а содержание белка – 14,5 (сыр «Нежный») до 20,0 % (сыр «Семейный»). На долю жира и белка в сырах приходится от 87,1 до 93,3 % сухих веществ. Однако по соотношениям между белком и жиром сыры имеют существенные различия. В сыре «Семейный» содержание белка почти в два раза превосходит содержании е жира. Больше белка, чем жира, содержится в сыре «Сосновский». В сыре «Нежный» процентное содержание белка несколько меньше, чем содержание жира [8, 9, 10].

Кроме общего количества белка важным критерием является его аминокислотный состав. При этом особое внимание следует уделять незаменимым аминокислотам, которые не синтезируются в организме и могут попадать в него только с пищей. Дефицит данных аминокислот приводит к нарушению в организме обмена веществ.

Для характеристики аминокислотного состава пищевых продуктов его сравнивают с аминокислотным составом идеального белка путем определения аминокислотного скора. В идеальном белке аминокислотный скор для каждой незаменимой аминокислоты принимается равным 100 %. Аминокислоты, скор которых составляет меньше 100 %, относятся к лимитирующим биологическую ценность белков. Принято считать, что 1 г пищевого идеального белка должен содержать изолейцина – 40, лейцина – 70, лизина – 55, метионина с цистином – 35, фенилаланина с тирозином – 60, триптофана – 10, треонина – 40 и валина – 50 мг [24].

В таблице 1.5 приведены сведения, характеризующие биологическую ценность белка мягкого кислотно-сычужного сыра «Нежный».

Таблица 1.5 - Биологическая ценность белков сыра «Нежный»

Оценивая качество аминокислотного состава, следует отметить, что белки исследуемого сыра обладают хорошей сбалансированностью в содержании незаменимых аминокислот и имеют высокую биологическую ценность [17, 18].

Скор незаменимых аминокислот белков сыра «Нежный» варьировал от 140,7 % (для изолейцина) до 100,9 % (для метионина с цистином).

Из приведенной характеристики видно, что мягкий кислотносычужный сыр «Нежный» содержит достаточное количество биологически полноценных белков, что позволяет на их основе создавать комбинированные молочные продукты различного состава и назначения.

В последние годы проводятся работы по созданию комбинированных молочных продуктов. Их основу составляет получение продукта высокой биологической ценности, обладающего радиопротекторными, антиоксидантными и антимутагенными свойствами, с повышенным содержанием пищевых волокон, то есть понижающего «экологический риск» [59].

Разработки базируются на теоретических предпосылках, сформулированных отечественными и зарубежными учеными, а также на результатах исследований, позволяющих обосновать рецептуры, технологию и требования к сырью немолочного происхождения, используемого для комбинирования с молочной основой.

Сырье, используемое для получения комбинированных молочных продуктов, должно отвечать следующим требованиям:

- балансировать все или отдельные компоненты молока в соответствии с требованиями положений сбалансированного питания;

- гарантировать гигиеническую безопасность получаемого продукта;

- не придавать продукту выраженных неприятных оттенков вкуса и запаха;

- обеспечивать получение продукта с хорошим товарным видом;

- обогащать продукт биологически активными веществами.

На рисунке 1.4 приведена классификация основных направлений разработки комбинированных сырных продуктов по сырьевому принципу.

МОРСКИЕ ПРОДУКТЫ Водные беспозвоночные ПРОФИЛАКТИЧЕСКОГО Минеральные добавки Рис. 1.4. Классификация сырья немолочного происхождения Выделено шесть направлений, представляющих основные сырьевые группы немолочного происхождения, представители которых участвуют в формировании комбинированных мягких кислотно-сычужных сыров.

Первая группа включает плодово-ягодное сырье. Она подразделяется на три подгруппы (ягоды, фрукты, орехи). За счет этих компонентов в мягких сырах можно регулировать содержание витаминов, пектиновых веществ, сахаров, минеральных солей, ароматических веществ, а также липидных веществ и других биологически активных соединений.

Довольно широко представлено овощное сырье (вторая группа). Ее представители, а также продукты, получаемые при их переработке, обогащают молочные продукты пектинами, витаминами, микроэлементами и другими полезными веществами.

Весьма разнообразны представители третьей группы (дикорастущие растения). Их широко используют при выработке продуктов с лечебно-профилактическими свойствами. Многие из них обладают антибиотическими, бактерицидными, иммуномодулирующими и антимутагенными свойствами. Включением различных представителей дикорастущего растительного сырья в мягкие сыры можно корректировать содержание в них отдельных аминокислот, углеводов, витаминов, микроэлементов, эфирных масел и многих других соединений. Сырье этой группы является весьма перспективным, а его запасы в нашей стране очень велики и многообразны.

Сырье четвертой группы представлено морскими продуктами. Это довольно широкая группа, включающая рыбные продукты, продукты переработки водных беспозвоночных (голотурии, асцидии и другие), а также морские водоросли. Одни представители этой группы могут корректировать в сырах содержание липидных компонентов, ненасыщенных жирных кислот, жирорастворимых витаминов, другие – макро- и микроэлементов (особенно йода). Особенно следует отметить наличие в ряде морских продуктов гликозидов, способствующих укреплению организма.

В отдельную группу выделены продукты пчеловодства. Известно, что мед является уникальным природным продуктом. Его потребление улучшает состояние здоровья человека. С древних времен мед применяют как профилактическое и лечебное средство при самых различных заболеваниях. Он содержит большое количество биологически активных веществ.

В шестую группу объединены различные обогатители пищевых продуктов лечебно-профилактического назначения. Это витаминные премиксы, минеральные добавки, пектины, регуляторы жирнокислотного состава и другие.

Приведенная классификация не является окончательной. Она может совершенствоваться, расширяться и обновляться по мере получения новых научных сведений. Вместе с тем она показывает на широкие возможности создания различных комбинированных молочных продуктов сбалансированного состава, а также продуктов целевого назначения.

Большие перспективы имеет проектирование комбинированных сырных продуктов. Основанием для подобных высказываний служат следующие положения [84].

Во-первых, они являются белковыми продуктами. Известно, что белки относятся к жизненно необходимым соединениям, служащим материалом для построения клеток, тканей и органов, а также образования ферментов, большинства гормонов, гемоглобина и других сложных соединений, выполняющих в организме важнейшие функции. Им принадлежит ведущая роль в регуляции процессов биотрансформации ксенобиотиков.

При действии токсических веществ белки стимулируют образование легко растворимых и быстро выделяющихся из организма соединений, а сульфгидрильные группы серосодержащих аминокислот могут непосредственно участвовать в связывании токсичных соединений. Дефицит белка в питании уменьшает защитные свойства организма, делая его более подверженным различным внешним явлениям отрицательного характера. Повышение пищевой и биологической ценности сырных продуктов путем включения в их состав различного немолочного сырья усиливает положительное действие белков и вводимых компонентов на организм, активизируя лечебные и профилактические свойства продуктов.

Во-вторых, технологический процесс производства позволяет вырабатывать на их основе комбинированные сырные продукты лечебнопрофилактического назначения с использованием немолочного сырья любого типа.

Третьим условием, обеспечивающим создание комбинированных сырных продуктов, является хорошая сочетаемость кисломолочного вкуса сырной массы со вкусом вводимых компонентов. Причем сырные продукты можно вырабатывать как соленые, так и без поваренной соли.

Методом математического моделирования подбирают сырьевые компоненты с заданными ограничениями величины функции и регулируемых показателей [84].

Целевая функция ограничена энергетической ценностью проектируемого продукта:

С1Х1 + С2Х2 + С3Х3 + С4Х4 + … + СnXn min, где С1, С2, С3, С4, …, Сn – калорийность соответствующего компонента;

Х1, Х2, Х3, Х4, …., Хn – относительное содержание сырьевых компонентов.

Ограничения на регулируемые показатели в готовом продукте:

где: К1, К2, К3, К4, … Кn – средняя величина относительного содержания регулируемого показателя в конкретном сырьевом компоненте;

У1, У2 – величина регулируемого показателя в готовом продукте.

С позиций предложенных подходов созданы различные виды сырных продуктов (с продуктами переработки облепихи, черноплодной рябины, калины, папоротника, морской капусты, чеснока, кедровых орехов, а также с растительными жирами и пектиновыми веществами).

Использование в их производстве концентрата облепихового масла привело к увеличению в нем содержания каротиноидов – в 5,5 раз, токоферолов – в 1,5 раз, в линолевой кислоты – в 1,6 раза. Применение порошкообразного продукта из черноплодной рябины существенно обогатило сырный продукт витаминами. Содержание витамина С увеличилось в 1,6 раза, каротиноидов – в 9 раз, а содержание биофлавоноидов в 100 г сыра удовлетворяет суточную потребность организма в этих веществах.

При создании белкового продукта, способного активизировать связывание и выведение из организма тяжелых металлов, радионуклеидов и других вредных веществ, использовали низкометоксилированные пектины.

Включение в состав мягких кислотно-сычужных сыров морской капусты и папоротника позволило обогатить их водорастворимыми витаминами, органическими кислотами и микроэлементами. Особенно хорошо морская капуста позволяет корректировать содержание в продукте йода, который входит к число особо дефицитных микроэлементов для многих регионов.

Приведенные примеры указывают на широкую возможность выработки комбинированных сырных продуктов с лечебно-профилактическими свойствами, а также сыров целевого назначения.

В основу создания их новых видов положена методология конструирования состава, позволяющая регулировать содержание в продуктах нутриентов, обеспечивающих высокие органолептические показатели и лечебно-профилактические свойства [85, 86, 115, 116].

Поставленная цель достигается путем направленного варьирования количественными соотношениями сырьевых компонентов. Данная методология позволяет создавать продукт с определенным содержанием белка, жира, углеводов, витаминов, пищевых волокон, минеральных и других веществ. При этом возможно более тонкое управление процессом формирования продукта за счет регулирования его аминокислотного, жирнокислотного, фосфолипидного, витаминного, макро- и микроэлементного состава.

Полученные результаты исследований послужили основанием для создания большой группы мягких кислотно-сычужных сырных продуктов.

Объединяющим условием для всех этих сырных продуктов является кислотно-сычужное свертывание молока с последующей обработкой получаемого сгустка. Различия между отдельными видами сырных продуктов заключаются в степени выраженности кислотного и сычужного гелеобразования молока, условиях его подготовки к переработке, содержании в продукте жира, влаги и поваренной соли, а также в получении комбинированных сырных продуктов с использованием различных сырьевых компонентов растительного или животного происхождения.

Заключение по обзору литературы и задачи исследований Питание – один из важнейших факторов, обуславливающих здоровье населения. Правильное питание обеспечивает нормальный рост и развитие детей и гомеостаз взрослых; способствует профилактике заболеваний, продлению жизни, повышению работоспособности людей и создает условия для адекватной адаптации к современной экологической обстановке.

В связи с возросшей необходимостью использования различных пищевых добавок в производстве многокомпонентных молочных продуктов возникает проблема глубокого изучения состава, функциональных свойств, классификации и гигиенической регламентации используемых добавок.

Вопросы производства здоровой пищи находятся в центре внимания специалистов, занимающихся разработкой современных технологий производства и критериев качества молочных продуктов, которые продиктованы изменившимися условиями труда и экологией.

Научное обоснование принципиально новых подходов к созданию молочных продуктов многофункционального назначения обусловлено медико-биологическими требованиями к питанию различных возрастных групп населения, экологической ситуацией на земном шаре, прогрессирующими «болезнями цивилизации», а также расширением ассортимента выпускаемой продукции.

В последнее время получило распространение производство продуктов на молочной основе с использованием растительного сырья, в основном соевых изолятов и растительного жира. В трудах известных ученых Липатова Н.Н., Харитонова В.Д., Липатова Н.Н. (мл.), Крашенинина П.Ф., Диланяна З.Х., Храмцова А.Г., Вышемирского Ф.А., Гудкова А.В., Остроумова Л.А., Хамагаевой И.С., Гавриловой Н.Б., Забодаловой Л.А., Майорова А.А., Уманского М.С., Просекова А.Ю., Захаровой Л.М. и других акцент научных исследований смещается в область биотехнологии молочных продуктов с селектированными лечебно-профилактическими свойствами, с использованием различных БАД и различных растительных добавок, разработанных методов контроля качества и управления процессами производства. Традиционным остается сочетание молочной основы с различными плодово-ягодными наполнителями для ферментированных продуктов и специями для плавленых, мягких и сыров без созревания.

Перспективным вариантом решения этой проблемы является привлечение в сыродельную отрасль молочной промышленности нетрадиционного для нее сырья немолочного происхождения. Это позволит увеличить объемы производства продуктов сыроделия при более эффективном использовании имеющихся сырьевых ресурсов, расширить их ассортимент, сгладить сезонность производства, снизить цену продукции.

Наибольшую привлекательность для замены на компоненты немолочного происхождения имеет жир молока, т.к. он традиционно представляет собой объект количественного учета при выработке всех молочных продуктов.

Попытки использования в сыроделии различных, в частности, растительных жиров взамен молочного жира предпринимались и ранее, но разработанные технологии не нашли практического применения по причине отсутствия на рынке пищевых ингредиентов бывшего СССР композиций растительных жиров, которые в промышленных масштабах не вырабатывались и по импорту не ввозились.

В настоящее время на российском рынке жиров сложилась иная ситуация. Различные фирмы (зарубежные и российские), конкурируя друг с другом, предлагают для сыроделия широкий ассортимент жиров и специально подобранных композиций различных жиров, рекомендованных для использования в сыроделии.

Возрастающая заинтересованность сыродельных предприятий, основанная на реальной возможности снижения себестоимости и увеличения объемов выпуска сырных продуктов за счет использования жиров немолочного происхождения, послужила причиной для возобновления работ в этом направлении в различных научно-исследовательских организациях.

Главной особенностью технологии сырных продуктов с немолочными жирами является предварительное приготовление эмульсии жира, которая затем вноситься в смесь перед осуществлением процесса гелеобразования.

Кроме того, технология сырных продуктов в отличие от технологии сыров допускает использование при их изготовлении добавок различных структурообразователей, разрешенных для применения при производстве пищевых продуктов. Цель их использования – достижение связной, однородной консистенции и стабилизация структуры.

Использование структурирующих добавок становится необходимым, например, когда сырные продукты вырабатывают из сухого обезжиренного молока. Восстановленного водой, и растительного жира. Такой состав сырья целесообразен в случае нехватки натурального молочного сырья в межсезонье или в регионах, где эта нехватка ощущается постоянно.

Очевидной проблемой при производстве сырных продуктов является невозможность использования параметров известных технологий сыров без внесения в них корректив, связанных с изменением свойств сырья.

В связи с этим исследование особенностей и установление основных закономерностей структурообразования сырных продуктов с растительными жирами, в том числе из восстановленного молока с использованием пищевых структурообразователей, представляется актуальной задачей, решение которой позволит дать научно-обоснованные практические рекомендации по совершенствованию и оптимизации их технологий и повышению качества.

Наличие в составе продукта незаменимых полиненасыщенных жирных кислот является важным элементом здорового питания. Полиненасыщенные жирные кислоты выполняют специфическую роль в процессах жизнедеятельности организма, они относятся к незаменимым веществам пищи, т.к. либо вовсе не могут быть синтезированы в организме, либо синтезируются в очень малых количествах, которые не обеспечивают нормального функционирования физиологических систем. Поэтому полиненасыщенные жирные кислоты должны поступать в организм в готовом виде с пищей. Недостаточное количество полиненасыщенных жирных кислот в продуктах питания может неблагоприятно отразиться на здоровье взрослых людей, затруднить нормальное развитие растущего организма.

Эти кислоты участвуют в построении клеточных мембран, в синтезе гормонов, в регулировании обмена веществ в клетках, нормализации кровяного давления, способствуют выведению из организма избыточного количества холестерина, повышают эластичность стенок кровеносных сосудов. У детей и взрослых, страдающих экземой, во многих случаях обнаруживается более низкое содержание полиненасыщенных жирных кислот в крови.

Известны сведения о том, что незаменимые жирные кислоты усиливают защитные функции организма, повышают, в частности, устойчивость к инфекционным заболеваниям.

Состав жирных композиций, предназначенных для использования в молочной промышленности и, в частности, в сыроделии, как правило, подбирается с ориентацией на физико-химические свойства молочного жира.

В первую очередь при этом обращается внимание на температуру плавления и застывания. Это обусловлено желанием добиться таких же показателей качества и свойств сырного продукта, как и у сыра с молочным жиром.

Однако говорить об адекватной замене в данном случае некорректно, поскольку отличия в химическом составе и структуре эмульсий растительного жира от натуральной эмульсии молочного жира предполагают изменение физико-химических, в том числе реологических свойств жировой фазы продукта. Это может стать причиной не только изменения консистенции продукта, но и параметров некоторых технологических операций процесса производства, во время которых происходят существенные структурные перестройки сырьевых компонентов.

Во ВНИИ маслоделия и сыроделия были проведены сравнительные исследования физико-химических свойств широкого спектра жиров и жировых композиций отечественного и импортного производства, присутствующих на российском рынке жиров как заменители молочного жира.

Анализ полученных результатов показал, что большинство исследованных жиров по физико-химическим свойствам близки молочному жиру весеннелетнего периода, но более легкоплавкие.

Сделан вывод о том, что предпочтение следует отдавать жировым композициям, основу которых составляет пальмовое масло или его модификации, т.к. все исследованные жиры, изготовленные из пальмового масла, по органолептическим показателям наиболее полно сочетаются с молочным жиром. К положительным моментам использования пальмового масла в составе жировых композиций можно отнести и то, что оно увеличивает срок годности продукта, т.к. отличается устойчивостью к окислению.

Таким образом, многообразие разновидностей растительных жиров и составленных из них композиций, обладающих широким спектром физико-химических, в том числе реологических свойств, изменяющихся под влиянием температуры, требует оптимизации технологий сырных продуктов по основным параметрам с учетом свойств используемого жирового компонента.

Целью данной работы является разработка технологических основ производства мягких кислотно-сычужных сырных продуктов с использованием растительного жира.

Для реализации поставленной цели решали следующие задачи:

- исследование процесса кислотно-сычужного свертывания молочной смеси с различным содержанием растительного жира;

- изучение влияния различных доз бактериальной закваски и молокосвертывающего фермента на свертывание молочной смеси с растительным жиром;

- изучение влияния растительного жира на состав и качество мягкого кислотно-сычужного сырного продукта;

- изучение технологических особенностей выработки мягких кислотно-сычужных сырных продуктов (количество растительного жира, температура пастеризации, температура свертывания и обработки сырного зерна);

- изучение влияния режимов хранения на качество мягкого кислотно-сычужного сырного продукта с растительным жиром;

сычужного сырного продукта с растительным жиром.

2. ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по изучению технологических основ выработки мягких кислотно-сычужных сырных продуктов проводили по схеме, приведенной на рисунке 2.1.

На первом этапе исследования рассматривали динамику кислотносычужного свертывания молочной смеси с различным содержанием растительного жирового заменителя «Союз-107» в жировой фракции молока (0, 25, 50, 75 и 100%). Определяли продолжительность кислотно-сычужного свертывания смеси, синерезис полученного сгустка, его характеристику. А также проводили трехфакторный эксперимент по изучению влияния на продолжительность кислотно-сычужного свертывания смеси, количество выделившейся сыворотки и плотность сгустка по следующим факторам:

количество заменителя молочного жира в жировой фракции молока (25, и 75 %), дозы молокосвертывающего фермента (0,5, 1,0 и 1,5 г на 100 кг перерабатываемой смеси) и количества бактериальной закваски (1,0, 3,0 и 5,0 %).

Из молочной смеси с разным содержанием жирового заменителя по единым технологическим параметрам проводили серию выработок мягких кислотно-сычужных сырных продуктов. В продуктах определяли содержание влаги, жира, масляных жирных кислот и липидных фракций, а также органолептические показатели продукта.

Исследовали технологические особенности выработки мягких кислотно-сычужных сырных продуктов с растительным заменителем молочного жира, выработанных при разной температуре пастеризации молочной смеси (70, 80 и 90о С) и температуре свертывания смеси и обработке сырного зерна (30, 33 и 36о С). Результирующими критериями служила органолептическая оценка вкуса и консистенции сырного продукта, а также расход сырья.

Практическая Разработка нового Органолептические, Рассматривали влияние режимов хранения сырного продукта с растительным жиром на его качество – (4±2)о С и (9±1)о С. Исследование проводили в течении 45 суток. В готовом продукте стандартными методами определяли органолептические, физико-химические и биохимические показатели.

Через 15, 30 и 45 суток хранения в нем определяли содержание жирных кислот, липидных фракций и свободных аминокислот.

На заключительном этапе разрабатывали технологию и техническую документацию на новый вид мягкого кислотно-сычужного сырного продукта «Диетический».

Продолжительность свертывания кислотно-сычужной смеси определяли по времени образования сгустка при температуре 25о С с использованием 3 % бактериальной закваски и 1 г фермента на 100 кг нормализованной смеси.

Синерезис определяли по количеству выделившейся из сгустка сыворотки за 120 секунд.

Качество сгустка характеризовали на основе визуального осмотра.

Содержание влаги и жира в смеси определяли по общепринятым методикам в соответствии с ГОСТ.

Относительное содержание жирных кислот определяли путем проведения газохроматографического анализа на анализаторе, а фракции липидов – тонкослойной хроматографией в прописи М.С. Уманского [107].

Свободные аминокислоты в сыре определяли на хроматографе.

Оценку органолептических свойств сыра проводили по30-балловой системе, в том числе: за вкус и запах до 15 баллов, консистенцию – баллов.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

Исследование процесса кислотно-сычужного свертывания молочной смеси с различным содержанием растительного жира Кислотно-сычужное свертывание молока является определяющей технологической операцией при выработке мягких кислотно-сычужных сырных продуктов. Оно оказывает существенное влияние на дальнейший ход технологических процессов получения сырного продукта, его состав и органолептические свойства.

Изучали влияние на процесс кислотно-сычужного свертывания молока частичной или полной замены в нем молочного жира растительным жиром.

Доза вносимого растительного жира составляла от 0 до 100 % от исходного молочного жира. Варианты опытных образцов с различным содержанием растительного и молочного жира приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Варианты опытных образцов Во всех вариантах опыта количество молокосвертывающего фермента и бактериальной закваски было одинаковым: сычужный препарат 1,0 г на 100 кг смеси, бактериальная закваска 3,0 %.

Влияние жировой фазы молока на продолжительность кислотносычужного свертывания показано в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Продолжительность кислотно-сычужного свертывания молока с различным составом жировой фазы Замена в молоке молочного жира на растительный жир повлияла на продолжительность кислотно-сычужного свертывания. В варианте со 100 % молочного жира оно длилось 90 минут, а при полной его замене на растительный жир – 125 минут, то есть процесс свертывания продолжался дольше на 38,9 %. Скорость замедления в вариантах с частичной заменой молочного жира составляла следующие величины: при замене 25 % молочного жира – 5,5 %, при замене 50 % молочного жира – 15,5 %, а при замене 75 % молочного жира – 22,5 %.

На рисунке 3.1 показано выделение сыворотки из сгустка (синерезис).

В изучаемых вариантах выделение сыворотки из сгустков происходило с различной скоростью. На этот процесс повлияло содержание растительного жира в жировой фазе жира молока.

Рис. 3.1. Выделение сыворотки из кислотно-сычужных сгустков 1 – первый вариант; 2 – второй вариант; 3 – третий вариант;

4 – четвертый вариант; 5 – пятый вариант Так, при 100%-ном содержании молочного жира в молоке за 60 секунд синерезиса выделилось 13 % сыворотки от общего объема свертываемого молока, а за 120 секунд – 22 %. Во втором варианте (25 % растительного жира) за 60 секунд синерезиса выделение сыворотки составило 11 %, а за 120 секунд – 20 %. В третьем варианте (50 % растительного жира) эти величины составили 10 и 18 %, в четвертом варианте (75 % растительного жира) – 8 и 15 %, а в пятом варианте (100 % растительного жира) – 5 и 10 % соответственно.



Pages:   || 2 |
 
Похожие работы:

«ПОПОВА НАТАЛИЯ ВИКТОРОВНА ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ МОЛОКА И ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ИХ ПРОИЗВОДСТВА НА ОСНОВЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ Специальность 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов...»

«ВОЛОТКА ФЁДОР БОРИСОВИЧ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РЫБНЫХ ФОРМОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ РЫБ ПРИБРЕЖНОГО ЛОВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПИВНОЙ ДРОБИНЫ Специальность 05.18.04 Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств Диссертация на...»

«КОДАЦКИЙ Юрий Анатольевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ СЕМЯН СОИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УЛЬТРАЗВУКА Специальность: 05.18.01 – технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.