УДК 637.34
ПРОИЗВОДСТВО СЫРНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ВОССТАНОВЛЕННОГО МОЛОКА
, , к. т.н.
ГНУ Сибирский научно-исследовательский институт сыроделия Россельхозакадемии, Барнаул
В настоящее время в России наблюдается недостаток молочного сырья в зимний период в связи с сезонностью производства молока, в результате чего сыродельным предприятиям приходится снижать производственные мощности. Для достижения большей равномерности работы сыродельных предприятий в течение всего года целесообразно использовать сухие молочные продукты, такие как сухое цельное молоко, сухое обезжиренное молоко и сухие сливки. Производство сырных продуктов из этого сырья, а также из смеси их с натуральным молоком является весьма хорошей перспективой.
Однако имеется ряд проблем, препятствующих производству сырных продуктов из сухого молочного сырья. Во-первых, при тепловой обработке, которой подвергается натуральное коровье молоко в процессе производства сухого молока, происходит ряд физико-химических изменений молочных компонентов. Белки с высоким содержанием водородных и легко расщепляемых ковалентных связей особенно подвержены изменениям при нагревании. Наибольшим количеством таких связей обладают сывороточные белки. По степени реакции на нагревание наиболее термолабильными являются иммуноглобулины, альбумин сыворотки крови, в-лактоглобулин и б-лактальбумин.
В зависимости от условий нагревание ведет к частичной или полной денатурации сывороточных белков, к реакциям между сывороточными белками и фракциями казеина, а также между сывороточными белками и другими компонентами молочного сырья.
При тепловой денатурации молекула белка из глобулы (нативное состояние) переходит в развернутое (денатурированное) состояние. При развертывании белковых глобул наблюдается повышение реактивности сульфгидрильных групп цистеина, фенольных - тирозина, гуанидиновых – аргинина и др. Основную роль в агрегации денатурированных белковых молекул играют гидрофобные взаимодействия и реакции окисления-восстановления сульфгидрильных (SH-) групп в дисульфидные (-S–S-) связи.
При высвобождении сульфгидрильных групп снижается окислительно-восстановительный потенциал. SH-группы, обладая восстановительными свойствами, противодействуют окислению и связанному с ними появлению окисленного привкуса. Максимальная активизация сульфгидрильных групп достигается при температурах около 110°С. Высвобождение сульфгидрильных групп при тепловой денатурации сывороточных белков, образование комплексов с ними, а также образование летучих сернистых соединений придает молоку привкус пастеризации, а при увеличении количества свободных сульфгидрильных групп с повышением интенсивности нагрева – привкус перепастеризации. Денатурация и агрегирование сывороточных белков при пастеризации приводят к усилению белизны и непрозрачности молока. Этому же способствует разрушение в-каротина и других пигментов. Доля денатурированных сывороточных белков зависит от температуры нагрева молочного сырья и продолжительности ее воздействия. Например, пастеризация при температуре 63°С продолжительностью 30 мин вызывает денатурацию 7% сывороточных белков; в тоже время пастеризация при температуре 72-74°С с выдержкой 15-20 с приводит к денатурации 9% сывороточных белков. При нагреве молочного сырья до 85°С денатурирует около 30% сывороточных белков. Нагревание молока до 95°С с выдержкой от 5 мин и выше вызывает денатурацию почти 100% сывороточных белков [1]. На степень денатурации сывороточных белков больше влияет длительность выдержки, чем температура нагревания. Денатурированные при нагревании сывороточные белки образуют агрегаты, которые имеют небольшой размер и достаточно сильно гидратированы. Вследствие этого они в основном остаются в растворе, и лишь небольшая часть в виде хлопьев оседает на поверхности теплового оборудования.
Самым высоким содержанием сульфгидрильных групп характеризуется в-лактоглобулин. Денатурированный нагреванием он образует комплексы с к-казеином, которые позволяют удержать в растворе сам в-лактоглобулин и изменяют поверхностные свойства казеиновых мицелл, вследствие чего повышается стабильность казеина к нагреванию, но ухудшается способность к сычужному свертыванию. Казеин по сравнению с сывороточными белками более термоустойчив: он выдерживает без коагуляции нагревание до 140 °С в течение 10-20 мин. Тепловая стабильность казеина уменьшается при снижении рН, увеличении концентрации ионов кальция и степени денатурации сывороточных белков [1].
Высокая тепловая стойкость казеина обусловлена высоким содержанием пролина (13,5%) и низким содержанием серосодержащих аминокислот. Частицы казеина не изменяются ни по форме, ни по размерам при умеренном нагревании молока [2].
Несмотря на высокую термостабильность, казеин при нагревании претерпевает физико-химические изменения, влияющие на его технологические свойства и пищевую ценность. При нагревании молока происходит гидролиз пептидных связей казеина, дефосфорилирование, комплексообразование с сывороточными белками и лактозой и т. д.
Гидролиз пептидных связей к-казеина при высоких температурах приводит к освобождению гликомакропептидов, стабилизирующих мицеллы казеина к воздействию теплоты, и снижению, соответственно, коллоидной стабильности казеина, в результате чего при гидролизе 20% к-казеина может произойти тепловая коагуляция белков молока. При тепловом дефосфорилировании казеина из в - и бs-казеинов удаляется часть органического фосфора, что может привести к уменьшению суммарного отрицательного заряда казеиновых мицелл и электростатического напряжения в системе. Из-за этого снижается способность казеина связывать кальций, наступает дестабилизация и разрушение казеинат-кальций-фосфатного комплекса и снижение его термоустойчивости. Комплексообразование казеина с денатурированными сывороточными белками начинается при нагревании молока до температур выше 80–95°С. Сывороточные белки осаждаются на поверхности казеиновых мицелл, образуя своеобразную оболочку, которая способна повысить их термоустойчивость. Вместе с тем комплексообразование приводит к укрупнению казеиновых мицелл, что, в свою очередь, отрицательно влияет на термоустойчивость [3].
Комплексообразование казеиновых мицелл с денатурированными сывороточными белками приводит к увеличению продолжительности свертывания белков молока под воздействием сычужного фермента после высокотемпературной тепловой обработки. Кроме того, увеличение продолжительности сычужного свертывания может быть связано со снижением при нагревании концентрации растворимого кальция, изменением рН, размеров казеиновых мицелл и другими факторами. В связи с этим сычужный сгусток либо не образуется, либо образуется слабый сгусток, плохо отделяющий сыворотку. Характер белковых сгустков, полученных из молока, пастеризованного при различных температурах, неодинаков. Высокие температуры пастеризации приводят к укрупнению казеиновых мицелл, денатурации сывороточных белков и комплексообразованию их с казеином, что в свою очередь, влечет за собой получение более жесткой структуры белкового сгустка и снижение интенсивности синерезиса. Сывороточные белки, обладающие высокими гидрофильными свойствами, повышают влагоудерживающую способность казеина [4].
Помимо физико-химических изменений компонентов в процессе производства сухого молока существуют также и другие проблемы, связанные с его сыропригодностью. Дело в том, что производство сырных продуктов из восстановленного молока в нашей стране развито незначительно. Проблемным является также получение сыропригодного сухого сырья. Так, натуральное молоко, используемое для производства сухого молока, может само по себе быть несыропригодным. Поэтому для производства сухого молока - сырья для сыроделия необходимо ужесточить входной контроль сырья для производства сухого молока, а также регламентировать более щадящие технологические режимы его производства. Назрела необходимость создать документацию, обеспечивающую надлежащее качество сухого молока-сырья для производства сырных продуктов. Также необходима методика для определения сыропригодности сухого цельного молока.
В лаборатории процессов и аппаратов СибНИИС проведены исследования степени сыропригодности трёх партий сухого цельного молока от разных производителей (предприятий республики Беларусь). Все партии молока оказались пригодными для производства мягких сырных продуктов типа Адыгейского сыра и лишь один из них – для производства сырного продукта типа Сулугуни.
Восстановленное молоко из первой партии, пригодной для производства сырного продукта типа Сулугуни, проявляло большее сходство с натуральным молоком. Однако при выработке сыра следует отметить и некоторые его преимущества. При разрезке сгустка в сыворотку не отходят сывороточные белки, так как при тепловой обработке они были связаны с казеином, что увеличивает выход готового продукта. При плавлении сырной массы в воду для плавления отходит незначительное количество жира (1,5–2%). Тогда как в нормах потерь при выработке Сулугуни из натурального молока этот показатель превышает 20%. Проблемы в технологическом процессе, такие как слабый сгусток и замедленный синерезис, были решены при разработке технологического регламента производства сыра с чеддеризацией и плавлением сырной массы из восстановленного молока. Разработка способа восстановления сухого молока и подготовки его к свёртыванию способствовали получению чеддеризованной сырной массы, способной при плавлении вытягиваться в длинные тонкие нити. Это свидетельствует о том, что повреждения белков в этой партии сухого молока незначительны. Можно также констатировать, что из сухого молока при надлежащих условиях его получения можно вырабатывать сырные продукты относящиеся к группе сыров с вытянутым сгустком. Недостатком сухого молока этой партии являлось наличие в сырном продукте привкуса сухого молока.
Образцы восстановленного молока, полученные из двух других партий сухого молока, обладали более высокими органолептическими показателями, но более низкой степенью сыропригодности. Сгустки, полученные из восстановленного молока второй партии, отличались слабой и рыхлой (несвязной) структурой и замедленным синерезисом, что свидетельствует о значительных повреждениях белковой фракции при производстве сухого молока.
В третьей партии сухого молока наблюдалась также плохая растворимость жира при восстановлении в воде с температурой 37°С, а при повышении температуры до 55°С жир выплавлялся и оставался на поверхности восстановленного молока, а затем и сгустка. Возможно, что в этой партии молока произошло разрушение оболочки жировых шариков при тепловой обработке, или это молоко было фальсифицировано растительным жиром.
В образцах восстановленного молока из третьей партии при разрезке сгустка и перемешивании сырного зерна наблюдалось большое количество сырной пыли. Введение в технологию такого элемента, как тридцатиминутная выдержка зерна после разрезки позволило получить зерно, не рассыпающееся при перемешивании. Однако при попытке расплавить полученный сгусток он превращался в грубую рыхлую массу. Видимо, казеиновая фракция была значительно повреждена при тепловой обработке.
Отдельно следует сказать о производстве термокислотного сырного продукта из исследуемых партий сухого молока. Так как при производстве термокислотных сыров используется температура 93–95°С, то изменения происходящие в молоке при сушке, во многом способствуют ускорению и повышению экономичности производства этого типа продуктов.
Во-первых, в восстановленном молоке жир находится в связанном с белком состоянии. Это подтверждается тем, что при сепарировании восстановленного цельного молока практически не происходит отделение сливок. А также тем, что в сыворотке остающейся после производства продукта, массовая доля жира составляет около 0,1%.
Во-вторых, сывороточные белки частично денатурированы и (или) находятся в связанном с казеином состоянии. А это значит, что становится возможным увеличение выхода готового продукта и снижение энергетических затрат на его производство. Введение новых элементов технологии позволило установить, что выход сырного продукта полученного нагреванием восстановленного молока до 75°С не меньше, чем нагретого до 95°С (рис.).
Рисунок Зависимость выхода сырной массы от температуры
Таким образом, можно сделать вывод, что термокислотные сырные продукты целесообразно вырабатывать из сухих молочных продуктов. Для других типов сырных продуктов необходимо наличие сухого сырья, подвергнутого более щадящей тепловой обработке. Проблематичность выработки сырных продуктов из восстановленного молока состоит в том, что неизвестно какой степени тепловой обработки подвергалась каждая партия сухого молока или какие добавки были в неё внесены.
Список литературы:
1 , Калинина технология молока и молочных продуктов. – М.: КолосС, 2004, - с.: ил.
2 Чекулаева продуктов консервирования молока и молочного сырья, 2002.
3 Сапрыгин молочных консервов, 2007.
4 Крусь молока и молочных продуктов. М.: Колос, 2006. – 408 с.: ил.
Реферат
УДК 637.34
ПРОИЗВОДСТВО СЫРНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ ВОССТАНОВЛЕННОГО МОЛОКА
, , к. т.н.
ГНУ Сибирский научно-исследовательский институт сыроделия Россельхозакадемии, Барнаул
В статье обсуждаются проблемы сезонности производства молока, влияние термообработки на физико-химические свойства сухого молока. Особое внимание уделено производству сырных продуктов, перечислены основные проблемы, связанные с использованием восстановленного молока в качестве сырья для производства сырных продуктов и возможные пути их решения.
