Минеральные вещества молока. 
Солевое равновесие молока. 
Продукты брожения

Содержание

• Минеральные вещества молока. Солевое равновесие молока
• Окислительно-восстановительный потенциал молока
• Биохимические изменения составных частей молока при тепловой обработке
• Продукты молочнокислого и спиртового брожения (простокваша; кефир, кумыс, ацидофильные кисломолочные напитки, сметана, творог)
• Изменение составных частей сыра (лактозы, белков, жиров)
• Биохимические и химические изменения в масле в процессе хранении
• Физико-химические процессы, протекающие при выработке сгущенного стерилизованного молока
• Хрящевая ткань
• Определение жира в сыре
• Список литературы

Минеральные вещества молока. Солевое равновесие молока

Минеральные, или зольные, вещества встречаются в организмах в различных количествах. В зависимости от содержания их разделяют на макроэлементы (Са, Р, Mg, Na, К, CI, S) и микроэлементы (Fe, Cu, Zn, I и др.).

Минеральные вещества выполняют разнообразные функции. Они обеспечивают построение костной ткани (Са, Р, Mg), создают осмотическое давление и буферные системы крови (Na, К), входят в состав некоторых гормонов (I, Zn, Cu), ферментов и витаминов (Fe, Co) и т. д.

В золе молока, содержание которой составляет 0,7−0,8%, обнаружены следующие элементы: Са, Mg, P, Na, К, CI, S, Fe, Cu, Co, I, F, Mn, Zn и др. (рис. 1). В молоке данные элементы содержатся в виде катионов и анионов, в прочном соединении с органическими веществами (в составе белков, ферментов, нуклеиновых кислот) и др.

Макроэлементы. Среднее содержание наиболее важных макроэлементов в молоке (в мг%) следующее: кальций-120, фосфор-95, калий-140, натрий -50, магний-12, хлор-100.

Большое значение для человека, особенно в детском возрасте, имеют соли кальция, поступающие из молока и молочных продуктов.

Кальций находится в молоке в легко усвояемой и хорошо сбалансированной с фосфором форме. Соли кальция имеют огромное значение для процессов переработки молока. Например, недостаточное количество солей (ионов) кальция обусловливает медленное сычужное свертывание молока (в сыроделии считается нормальным содержание 125−130 мг% кальция в молоке), а их избыток вызывает коагуляцию белков молока при стерилизации.

Содержание кальция в молоке колеблется от 100 до 140 мг%. Около 22% всего количества кальция прочно связано с казеином (от его содержания зависят размер казеиновых мицелл и их устойчивость), остальные 78% составляют фосфаты и цитраты. Большая часть этих солей (в основном фосфаты кальция) содержится в коллоидном состоянии (в виде агрегатов молекул) и небольшая часть (около 30%)-в виде истинного раствора.

Рис. 1. Минеральные вещества молока

Соли калия и натрия содержатся в ионно-молекулярном состоянии в виде хорошо диссоциирующих хлоридов, фосфатов и цитратов. Содержание калия в молоке колеблется от 113 до 170 мг%, натрия-от 30 до 77 мг%. Соли калия и натрия имеют большое физиологическое значение. Они создают нормальное осмотическое давление крови и молока и обусловливают их буферную емкость. Кроме того, фосфаты и цитраты калия и натрия обеспечивают так называемое солевое равновесие молока, т. е. определенное соотношение между катионами кальция (и магния) и анионами фосфатов и цитратов. Иначе говоря, фосфаты и цитраты калия и натрия регулируют в молоке количество ионизированного кальция, влияющего на размеры и стабильность казеиновых мицелл.

Содержание хлоридов в нормальном молоке колеблется от 80 до 110 мг%. При заболевании животных маститом их количество в молоке резко повышается до 120−165 мг% и выше.

Микроэлементы. К ним относят медь, железо, цинк, кобальт, марганец, йод, фтор, селен, свинец и некоторые другие элементы.

В молоке микроэлементы связаны с белками и оболочками жировых шариков. Их содержание зависит от рационов кормления, стадии лактации, состояния здоровья животных.

Микроэлементы влияют на пищевую ценность и качество молока и молочных продуктов. Следует отметить, что коровье молоко при высокой пищевой ценности содержит мало железа и меди, поэтому при производстве сухих молочных продуктов детского питания в молочную основу добавляют глицерофосфат железа, сульфат меди и другие соли.

Микроэлементы могут попадать в молоко дополнительно после дойки (из воды, оборудования, тары и т. д.). Тогда они отрицательно влияют на качество молочных продуктов. Так, повышенное содержание меди и железа приводит к появлению в молоке окисленного привкуса, ускоряет процессы прогоркания и осаливания масла. Увеличенное количество в молоке свинца, кадмия, ртути может представлять угрозу для здоровья человека [Шейфель].

Окислительно-восстановительный потенциал молока

Окислительно-восстановительный (О-В) потенциал молока характеризует способность его составных частей отдавать или присоединять электроны (атомы Н).

Окислительно-восстановительную систему молока образуют аскорбиновая кислота, токоферолы, рибофлавин, цистеин, оксидоредуктазы, кислород и т. д.

Окислительно-восстановительный потенциал определяют потенциометрическим методом, его обозначают буквой Е и выражают (В, м или В).

Молоко содержит ряд химических соединений, способных легко окисляться и восстанавливаться. Окислительно-восстановительную систему молока образуют аскорбиновая кислота, токоферолы, рибофлавин, цистеин, оксидоредуктазы, кислород и другие легко восстанавливающиеся и окисляющиеся вещества. От окислительно-восстановительного потенциала зависят развитие в молоке, заквасках, сырной массе молочнокислых бактерий и протекание биохимических процессов (распад белков, аминокислот, жира, накопление ароматического вещества диацетила и др.).

При тепловой обработке молока развитие микроорганизмов происходит изменение в молоке соотношение восстановителей и окислителей. От окислительно-восстановительного потенциала зависят развитие в молоке, заквасках, сырной массе, молочно-кислых бактерий и протекание биохимических процессах (распад белка, аминокислот, жира). Повышение окислительно-восстановительного потенциала, т. е. усиление окислительных свойств молока способствует металлы (Cu, Fe и аэрация) [Лекции «Биохимия молока и молочных продуктов"].

Биохимические изменения составных частей молока при тепловой обработке

Термическая обработка молока производится для полного уничтожения патогенных микроорганизмов и по возможности более полного устранения непатогенной микрофлоры, снижающей качество молока и молочных продуктов.

Пастеризация молока — способ тепловой обработки при температуре ниже 100⁰С. Обычно применяют следующие режимы пастеризации:

· при температуре 63−65⁰С в течение 30 минут;

· при температуре 72−76⁰С в течение 20−30 секунд;

· при температуре 85−95⁰С в течение нескольких секунд (мгновенная пастеризация).

При пастеризации молока погибают от 98 до 99,9% вегетативных клеток. Эффективность пастеризации считается удовлетворительной, если остаточная микрофлора составляет не более 0,1% от первоначального количества микроорганизмов в молоке, а бактерии группы кишечной палочки отсутствуют в 10 см³ молока после пастеризации. Общее количество бактерий в 1 см³ молока, отобранного после секции охлаждения пастеризатора, не должно превышать 10 тыс. Эффективность пастеризации молока контролируют вне зависимости от качества готового продукта не реже 1 раза в декаду.

Остаточная микрофлора пастеризованного молока представлена спорами бактерий родов Bacillus и Clostridium и вегетативными клетками термоустойчивых молочнокислых бактерий, энтерококками и микрококками.

Стерилизация молока — способ термической обработки молока при температуре выше 100⁰С с целью уничтожения вегетативных клеток и большинства спор бактерий. Стерилизованное молоко должно отвечать требованиям промышленной стерильности, т. е. в нем не должно содержаться патогенных и токсигенных микроорганизмов, а также микроорганизмов — возбудителей порчи. Поэтому готовят стерилизованное молоко из сырья высокого качества, в котором содержание спор бактерий не должно превышать 100 КОЕ в 1 см³ сырого молока. В стерилизованном молоке допускается наличие небольшого количества спор бактерий, которые не размножаются и не вызывают изменений в продукте на протяжении всего срока хранения.

Существует 3 способа стерилизации молока:

· пастеризация при 75⁰С стерилизация при 135−140⁰С в потоке охлаждение до 70⁰С розлив в стерильные бутылки стерилизация при 116−120⁰С;

· стерилизация в потоке при 140⁰С охлаждение асептический розлив в стерильные пакеты;

· пастеризация при 80⁰С стерилизация в потоке при 140⁰С асептический розлив в стерильные пакеты.

Наиболее современным и распространенным способом производства стерилизованного молока является способ однократной стерилизации молока в потоке с последующим розливом [Еремина].

Белки молока при нагревании остаются в растворе и лишь небольшая их часть в виде хлопьев оседает на поверхности нагревательных аппаратов. Денатурация сывороточных белков начинается при сравнительно низких температурах нагревания молока (62°С). Степень денатурации белков (со снижением их растворимости) зависит от температуры и продолжительности ее воздействия на молоко. Из сывороточных белков наиболее чувствительны к нагреванию иммуноглобулины, сывороточный альбумин и в-лактоглобулин. б-Лактальбумин-термостабильный белок. Он полностью теряет растворимость при нагревании молока до 96 °C и выдерживании при этой температуре в течение 30 мин. Вследствие тепловой денатурации сывороточных белков и освобождения сульфгидрильных групп молоко приобретает специфический вкус «кипяченого молока» или привкус пастеризации.

Казеин, по сравнению с сывороточными белками, более термоустойчив. Он не коагулирует при нагревании свежего молока до 130−150°С.

Соли молока. При тепловой обработке молока нарушается соотношение форм солей кальция в плазме молока. В процессе нагревания гидрофосфат кальция, находящийся в виде истинного раствора, переходит в плохо растворимый фосфат кальция:

3СаНРО₄ > Са₃(РО₄)₂ + Н₃РО₄

Молочный сахар лактоза. Стерилизация молока также вызывает распад лактозы с образованием углекислого газа и кислот-муравьиной, молочной, уксусной и др. При этом кислотность молока увеличивается на 2−3°Т.

Молочный жир — наиболее устойчивый к тепловому воздействию компонент молока. При пастеризации глицериды молочного жира химически почти не изменяются.

При стерилизации молока происходит денатурация оболочечных белков и разрушение части оболочек жировых шариков, в результате некоторые жировые шарики сливаются и наблюдается вытапливание жира.

Витамины и ферменты. Тепловая обработка молока вызывает в той или степени снижение содержания витаминов, причем потери жирорастворимых витаминов меньше потерь водорастворимых [Шейфель].

Продукты молочнокислого и спиртового брожения (простокваша; кефир, кумыс, ацидофильные кисломолочные напитки, сметана, творог)

Кисломолочный продукт — молочный или молочный составной продукт, изготовляемый сквашиванием молока и/или молочных продуктов и/или их смесей с немолочными компонентами, которые вводятся не с целью замены составных частей молока, с использованием заквасочных микроорганизмов, приводящим к снижению рН и коагуляции белка, содержащий живые заквасочные микроорганизмы (ГОСТ Р 52 738).

Простокваша: кисломолочный продукт, изготовляемый с использованием заквасочных микроорганизмов лактококков и/или термофильных молочно-кислых стрептококков, при этом общее содержание заквасочных микроорганизмов в готовом продукте в конце срока годности составляет не менее 10⁷ КОЕ в 1 г продукта.

В зависимости от используемого молочного сырья простокваша может вырабатываться:

из натурального молока;

из нормализованного молока;

из восстановленного молока;

из рекомбинированного молока;

из их смесей.

Продукт в зависимости от массовой доли жира подразделяют на:

обезжиренный (0,1%);

нежирный (0,3;0,5; 1,0);

маложирный (1,2; 1,5; 2,0; 2,5);

классический (2,7; 3,0; 3,2; 3,5; 4,0; 4,5);

жирный (4,7; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0);

высокожирный (7,2; 7,5; 8,0; 8,5; 9,0; 9,5).

Кефир — кисломолочный продукт смешанного молочнокислого и спиртового брожения, изготовляемый с использованием закваски, приготовленной на кефирных грибках, без добавления чистых культур молочнокислых микроорганизмов и дрожжей, при этом содержание молочнокислых микроорганизмов в готовом продукте в конце срока годности составляет не менее 10⁷ КОЕ в 1 г продукта, а дрожжей не менее 10⁴ КОЕ в 1 г продукта (ГОСТ Р 52 738).

Кефир — наиболее распространенный в нашей стране кисломолочный напиток. Популярность его обусловлена приятным вкусом и диетическими свойствами, на которые более 100 лет назад обратили внимание врачи. Этот напиток пришел к нам из северной Осетии, где он был известен очень давно. Однако горцы тщательно оберегали секрет напитка от посторонних, т.к. кефирные зерна (грибки) считались священным даром Магомета. Действительное происхождение кефирных грибков остается неизвестным, хотя строение их и состав микрофлоры достаточно изучены. Грибки — различные по форме и величине белковые образования, быстро размножающиеся в молоке. Представляют собой стойкий симбиоз гетероферментативной микрофлоры мезофильных молочнокислых и ароматобразующих стрептококков, мезофильных и термофильных молочнокислых палочек, уксуснокислых бактерий и молочных дрожжей. Кефир — единственный кисломолочный напиток, вырабатываемый в промышленности на естественной симбиотической закваске. Вместо грибковой закваски можно применять закваску на чистых культурах молочнокислых стрептококков, молочнокислых палочек, дрожжей, уксуснокислых бактерий. В результате развития гетероферментативных бактерий, которые, кроме молочной кислоты, продуцируют большое количество летучих кислот, спирт, диоксид углерода, кефир имеет специфический вкус и запах. Микрофлора кефирной закваски сравнительно нетребовательна к качеству молока. При производстве кефира очень важно получить хорошую закваску из сухих кефирных грибков. Процесс оживления грибков и получения закваски заключается в следующем. Сухие кефирные грибки выдерживают для набухания в свежекипяченой и охлажденной воде в течение 1−2 суток, при этом меняют воду 2−4 раза. Затем набухшие кефирные грибки переносят в теплое обезжиренное молоко, которое ежедневно заменяют новым. Оживление кефирных грибков в молоке продолжается до тех пор, пока они, вследствие начавшегося газообразования и набухания, не начнут всплывать на поверхность молока. Затем грибки промывают в сите с водой и заливают молоком из расчета 1 часть грибков на 10 частей молока. Молоко с грибками выдерживают при температуре 18−20 °С в течение 12−16 часов, взбалтывают его за это время 3−4 раза. Полученную закваску процеживают через сито, а собранные на сите зерна снова заливают молоком для приготовления новой порции закваски. Закваска должна иметь густую консистенцию, приятный вкус и запах, слегка пениться.

Кумыс: кисломолочный продукт смешанного молочнокислого и спиртового брожения, изготовляемый сквашиванием кобыльего молока заквасочными микроорганизмами болгарской и ацидофильной молочнокислых палочек и дрожжей, при этом содержание молочнокислых микроорганизмов в готовом продукте в конце срока годности составляет не менее 10⁷ КОЕ в 1 г продукта, а дрожжей не менее 10⁵ КОЕ в 1 г продукта.

Из всех кисломолочных напитков кумыс обладает наиболее ценными диетическими и ярко выраженными терапевтическими свойствами. Содержащиеся в нем молочная кислота, спирт и диоксид углерода, воздействуя на желудок и поджелудочную железу, стимулируют выделение пищеварительных соков, усиливают перистальтику желудка и кишечника. Белки кумыса находящиеся в частично пептонизированном и мелкодисперсном состоянии, легко всасываются и усваиваются. В кумысе микрофлора вырабатывает антибиотик низин, синтезирует витамины группы В и в несколько раз больше, чем в коровьем молоке, витамин С.

Ацидофильные напитки обладают наиболее высокими профилактическими и лечебными свойствами. Для их производства применяют закваски, приготовленные целиком или частично на чистых культурах ацидофильной палочки. Их вырабатывают как резервуарным, так и термостатным способами.

Ацидофильное молоко получают путем сквашивания пастеризованного молока при температуре 38−42 °С в течение 3−4 ч. Для сквашивания применяют закваску на ацидофильной палочке слизистой и неслизистой рас в соотношении 1:4, которое можно менять в зависимости от желаемых консистенции и вкуса. Продукт можно вырабатывать также с наполнителями (сахаром, ванилином и др.).

Консистенция продукта однородная, напоминающая сметану, слегка тягучая. Кислотность в пределах 80−130 °Т, но наиболее приятный вкус имеет напиток при кислотности 110−115 °Т; дальнейшее повышение кислотности может привести к появлению металлического привкуса. Сахара в сладком напитке не должно быть менее 5%.

Ацидофилин - Кисломолочный продукт, изготовляемый с использованием заквасочных микроорганизмов ацидофильной молочнокислой палочки, лактококков и закваски, приготовленной на кефирных грибках, в равных соотношениях, при этом общее содержание заквасочных микроорганизмов в готовом продукте в конце срока годности составляет не менее 10⁷ КОЕ в 1 г продукта.

Ацидолакт — кисломолочный продукт, вырабатываемый из пастеризованного, нормализованного по массовой доле жира или нежирного молока с добавлением или без добавления сахара, подсластителя-аспартама, вкусовых и ароматических веществ, сквашенного специально подобранными заквасками.

Ацидофильные напитки с подсластителем-аспартамом рекомендуются для диетического и диабетического питания. Продукт выпускают следующих видов:

— ацидолакт 3,2; 2,5; 1,0%-ной жирности и нежирный;

— ацидолакт сладкий 3,2; 2,5; 1,0%-ной жирности и нежирный;

— ацидолакт с ванилином 3,2; 2,5; 1,0%-ной жирности и нежирный;

— ацидолакт с корицей 3,2; 2,5; 1,0%-ной жирности и нежирный;

— ацидолакт «Особый» 3,2; 2,5; 1,0%-ной жирности и нежирный;

— ацидофилин (сладкий и «Особый») 3,2; 2,5; 1,0%-ной жирности и нежирный [Лекции «Технология кисломолочных напитков"].

Сметана. В образовании структуры продукта участвуют молочный жир и белки. Главную роль играет жир, который в результате отвердевания и кристаллизации повышает прочность структуры и вязкость сметаны. Дополнительно структуру стабилизируют образующиеся во время охлаждения жировые скопления. Казеин и сывороточные белки, находящиеся в плазме сметаны и на оболочках жировых шариков, благодаря своей способности связывать влагу также улучшают консистенцию продукта.

При выработке сметаны для получения нужной вязкости продукта и уменьшения степени выделения сыворотки сливки следует пастеризовать при высоких температурах (85−95°С с выдержкой в течение 15−20 с и более). Данный режим пастеризации способствует также образованию сульфгидридных групп, придающих сметане специфический привкус (привкус пастеризации), и гарантирует полное разрушение липазы, которая может вызвать пороки вкуса сметаны при хранении.

Творог. Главными процессами, определяющими качество творога, являются коагуляция казеина и обработка (обезвоживание) образующегося сгустка. Для выработки продукта стандартной влажности и консистенции не обходимо получить плотный (прочный) белковый сгусток с необратимо разрушающимися связями, способствующими его синерезису.

Температура сквашивания 26−32°С способствует получению творога стандартной кислотности и влажности. При более высоких температурах увеличиваются размеры белковых частиц сгустка и степень выделения сыворотки при самопрессовании, в результате чего может получиться излишне обсушенный продукт с крошливой консистенцией.

Образующийся в процессе сквашивания плотный сгусток самопроизвольно сжимается и выделяет сыворотку. Отделение сыворотки начинается в изоэлектрической точке казеина при рН 4,6−4,7 для кислотного и при рН 4,7−5 для кислотно-сычужного сгустков [Шейфель].

Изменение составных частей сыра (лактозы, белков, жиров)

Созревание сыра — это сложнейший биотехнологический процесс, комплекс физико-химических, биохимических и микробиологических изменений сырной массы. При этом все составные части сыра (белки, жиры, лактоза, минеральные вещества и пр.) подвергаются определенным превращениям при установленных температурно-временных параметрах под воздействием микроорганизмов и их ферментов, а также ферментов молока и молокосвертывающих ферментов, в результате чего формируются органолептические показатели зрелого сыра.

Упрощенно созревание сыра можно представить следующим образом. В процессе изготовления и созревания сыра лактоза сбраживается микроорганизмами. Сначала она разлагается до моносахаров — глюкозы и галактозы. Основная часть этих моносахаров сбраживается в сыре на 3−5 сутки. Причем глюкоза сбраживается полностью, а сбраживание галактозы длится 2−3 недели (у разных сыров этот срок неодинаков). Галактоза сбраживается до появления фруктозобиофосфатов или до пентозофосфатов.

Сбраживание по гликолитическому пути ведет к появлению пировиноградной кислоты, полностью окисляющейся по циклу Кребса в случае аэробного метаболизма.

В условиях анаэробного брожения пировиноградная кислота почти полностью превращается в молочную кислоту. Одна молекула пировиноградной кислоты дает четыре молекулы молочной кислоты. Этим гомоферментативным путем лактозу сбраживают молочнокислые стрептококки и лактобациллы.

Второй, гетероферментативный (пентозофосфатный), путь ведет к образованию двух молекул молочной кислоты и выделению углекислоты, этанола, уксусной кислоты и других продуктов. Этим путем лактозу сбраживают гетероферментативные лактобациллы, дрожжи.

Молочная кислота и лактаты, образовавшиеся при брожении, в свою очередь подвергаются метаболизму под действием плесеней и дрожжей до углекислого газа и воды по циклу Кребса. Пропионовокислые микроорганизмы превращают лактозу в пропионовую кислоту, пропионаты, ацетат и другие продукты метаболизма. Многие микроорганизмы расщепляют лактозу до масляной и уксусной кислоты, углекислого газа и водорода. В мягких сырах в период с 4 по 7-е сутки соли молочной кислоты расщепляются плесенями и к 20-м суткам полностью окисляются. При этом возможна нейтрализация кислой среды.

Сбраживание лактозы существенно влияет на органолептические показатели сыра. Так, уксусная и пропионовая кислоты участвуют в формировании аромата твердых сыров с высокой температурой второго нагревания. Молочная кислота формирует вид многих свежих, кисломолочных и мягких сыров. Иногда метаболизм лактозы может нарушаться, в сыре появляются углеродные соединения типа уксусной, муравьиной кислот, этанола и других продуктов. Это приводит к ухудшению органолептических показателей сыра.

При созревании сыра белки расщепляются протеазами: ферментами молока, сычужными ферментами, ферментами микробного происхождения. Молочная протеаза (плазмин) термоустойчива и переходит в молочный сгусток из пастеризованного молока. Он расщепляет ?-казеин в ?-казеин и небольшое количество растворимых пептидов и аминокислот. Оптимум действия плазмина при рН 6−7. Сычужный фермент играет важную роль в расщеплении белков. Он разлагает параказеинат кальция до пептидов с высокой молекулярной массой.

Ферменты бактериального происхождения образуют основное количество растворимого азота в виде пептидов и аминокислот с короткими цепочками. Микробные протеазы выделяют молочнокислые микроорганизмы (аминопептидазы, дипептидазы, пролинаминопептидазы, трипептидазы). Активность микробных пептидаз дополняет и усиливает активность сычужного фермента. Плесени выделяют пептидазы, которые расщепляют белки до пептидов и даже до аминокислот.

Роль ферментов посторонней микрофлоры до конца не выяснена. Она может быть разной в зависимости от состава, активности и количества этой микрофлоры.

Образующиеся в процессе распада белков аминокислоты вступают в реакции дезаминирования, декарбоксилирования и переаминирования с продуктами разложения лактозы и липидов. Конечными продуктами разложения белков могут быть аммиак, углекислота, вода и другие продукты распада, играющие существенную роль в образовании вкуса и аромата сыров. Также велика роль их в возникновении пороков вкуса, запаха и консистенции сыров.

Примерно половину сухого вещества сыра составляют липиды, преимущественно молочный жир, который в сыре представлен в виде жировых шариков диаметром 3−6 мкм и конгломератов. Это сложный комплекс, состоящий из различных видов липидов и веществ, сопутствующих жиру. В процессе созревания сыра липиды частично разлагаются. Липолиз в сырах, выработанных из сырого и пастеризованного молока, проходит по-разному.

При нагревании разлагаются многие нативные липазы и липолиз в сырах из пастеризованного молока происходит, преимущественно, только под действием микробных липаз. В сырах из сырого, непастеризованного молока липолиз осуществляют нативные липазы молока и липазы микробов. Липазы могут выделять все штаммы микроорганизмов, но наибольшей активностью отличаются липазы плесеней, дрожжей. Молочнокислые микроорганизмы выделяют липазы низкой активности. Липолиз в сырах обычно идет по схеме: триглицерид 1,2 или 2,3-диглицерид 2-моноглицерид.

Иногда этот порядок может нарушаться и тогда в сыре появляются глицерин, жирные кислоты, вторичные спирты, алифатические эфиры и другие продукты разложения жира, которые приводят к порокам.

Количество разложившегося жира невелико и составляет у разных сыров от 1 до 10%, однако влияние продуктов липолиза на органолептические показатели готового сыра очень большое, т. к. продукты распада жира обладают сильно выраженным вкусом и ароматом.

Неразложившийся молочный жир также создает вкус и аромат сыра. Он влияет на консистенцию сыра, делая ее более пластичной. В жире растворяются жирорастворимые ароматобразующие вещества. При этом порог их восприятия органами чувств существенно меняется в зависимости от содержания жира [http://www.milkbook.ru].

Биохимические и химические изменения в масле в процессе хранении

биохимический молоко брожение сыр

Прогоркание сливочного масла. Гидролитическое прогоркание масла характеризуется накоплением низкомолекулярных СЖК. Вместе с тем прогорклый вкус масла могут вызвать также альдегиды и метилкетоны — продукты биохимического и химического окисления жира.

При прогоркании в масле возрастает в первую очередь концентрация масляной кислоты. Так, масло, имеющее приятный вкус, содержит 3−5 мг/кг масляной кислоты, а масло с посторонними привкусами и прогорклое — более 10 мг/кг.

Повышенному содержанию в масле масляной кислоты и других низко-молекулярных СЖК способствует переработка молока и сливок после их длительной выдержки при низких температурах, а также гидролиз жира при длительном физическом созревании сливок. Но наиболее сильно количество СЖК увеличивается в процессе хранения масла, особенно при обсеменении его липолитически активными психротрофными бактериями и микроскопическими грибами. При этом освободившиеся в результате гидролиза жира ненасыщенные жирные кислоты могут далее окисляться кислородом воздуха с образованием альдегидов, кетонов и других продуктов, также обладающих прогорклым вкусом. Насыщенные же жирные кислоты могут давать начало прогорклым метилкетонам.

Мерами предупреждения гидролитического прогоркания сливочного масла являются: исключение использования молока, подвергнутого липолизу, сокращение сроков хранения сырого молока и сливок до их переработки, соблюдение рекомендуемых режимов пастеризации сырья, снижение продолжительности физического созревания сливок, тонкое диспергирование влаги в продукте, задерживающее развитие микроорганизмов, исключение обсеменения масла психротрофными бактериями и особенно спорами микроскопических грибов.

Окисление сливочного масла. Образование перекисей, альдегидов, кетонов и других соединений при окислении липидов сливочного масла в процессе выработки и хранения приводит к снижению его качества и возникновению пороков вкуса — салистого, прогорклого, рыбного, металлического и олеистого.

Скорость и направленность процесса окисления, а следовательно, и устойчивость сливочного масла при хранении зависят от многих факторов. К ним относятся: химический состав, структура масла, объем плазмы, ее дисперсность, содержание в масле воздуха, металлов, поваренной соли, естественных антиокислителей, фосфолипидов, вид упаковочных материалов, температура хранения и т. д.

Химический (жирнокислотный) состав молочного жира значительно влияет на стойкость масла при хранении. Окислению кислородом воздуха подвергаются в первую очередь полиненасыщенные жирные кислоты, особенно с конъюгированными связями. Их содержание зависит от времени года (повышается весной, понижается осенью и зимой) и географической зоны получения масла.

Окислительная порча молочного жира протекает главным образом на границе фаз жир-вода, жир-воздух. Следовательно, стойкость масла при всех прочих равных условиях обусловливается дисперсностью влаги (плазмы) и содержанием воздуха. С увеличением степени дисперсности влаги устойчивость масла к процессу окисления снижается. Поэтому в процессе хранения при низких отрицательных температурах (-18 °С) масло, изготовленное методом преобразования высокожирных сливок, менее устойчиво к окислению, чем масло, выработанное способом сбивания. Вместе с тем первое масло обладает повышенной устойчивостью при более высоких минусовых (-5 °С) и плюсовых температурах (до 18 °С), когда имеют место не только химические, но и микробиологические процессы.

Металлы, особенно медь, снижают устойчивость масла к окислительной порче, являясь, как мы указывали, сильными катализаторами окислительных реакций. Предельно допустимое содержание меди в сливочном масле, составляет 0,1 мг/кг. Тем не менее содержание меди в масле (особенно в соленом), выработанном на различных заводах, составляет 0,6 мг/кг и более. Низкая устойчивость сливочного масла отмечена лишь при содержании меди свыше 1,5−2 мг/кг.

К факторам, влияющим на устойчивость масла, относится содержание в нем антиокислителей (антиоксидантов), которые, как известно, задерживают окисление жира.

К естественным антиокислителям сливочного масла относятся токоферолы, в-каротин и SH-группы. Масло летней выработки, богатое этими соединениями, более стойко при хранении, чем масло, выработанное зимой.

Окислительные процессы в масле протекают в первую очередь в фосфолипидах, которые вместе с оболочечным веществом переходят в продукт. Масло, полученное способом преобразования высокожирных сливок, содержит больше фосфолипидов по сравнению с маслом, изготовленным способом сбивания, поэтому окислительная порча в нем развивается быстрее.

Фотоокисление сливочного и топленого масла. Фотоокисление приводит к осаливанию масла. Осаливание характеризуется появлением в масле специфического салистого привкуса и запаха стеариновой свечи. При этом жир обесцвечивается, становится более твердым, температура плавления его повышается. Порок начинает развиваться с поверхности и постепенно проникает в монолит масла. В осалившемся масле обнаруживаются альдегиды и большое количество оксикислот.

Оксикислоты образуются при окислении ненасыщенных жирных кислот. Например, при окислении олеиновой кислоты выделяется диоксистеариновая кислота [Богатова].

Физико-химические процессы, протекающие при выработке сгущенного стерилизованного молока

Технологическая схема стерилизованного сгущенного молока:

1. Приемка и подготовка сырья

2. Очистка и охлаждение молока

3. Нормализация исходной смеси

4. Пастеризация

5. Сгущение

6. Гомогенизация

7. Внесение солей стабилизаторов

8. Фасовка и упаковка

9. Стерилизация молочных консервов

10. Хранение и реализация

Подобранное по качеству и очищенное молоко нормализуют по массовой доле жира и СОМО.

Нормализация осуществляется для получения в молочных консервах необходимого соотношения между составными частями сухого вещества. При этом соотношение массовых долей двух любых составных частей сухого вещества в нормализованной смеси и готовом продукте должны быть одинаковыми.

Нормализованную смесь перед пастеризацией обязательно проверяют на термоустойчивость, так как при производстве стерилизованных консервов молоко подвергается воздействию высоких температур и при низкой термоустойчивости может происходить свертывание, загустевание и образование хлопьев в готовом продукте. Термоустойчивость молока в значительной степени зависит от его химического состава и, особенно, от равновесия солевого состава.

Повышение термоустойчивости молока достигается внесением солей — стабилизаторов. Их добавляют в пастеризованную смесь или сгущенное молоко.

Способствует повышению термоустойчивости и режим пастеризации перед сгущением, обеспечивающий наиболее полную денатурацию сывороточных белков. В зависимости от применяемого оборудования молоко пастеризуют при следующих режимах: нагревают в потоке при температуре 88±2⁰С, затем при температуре 125±5⁰С с выдержкой 30 секунд с последующим снижением температуры до 86±2⁰С путем само испарения в вакуумной камере или последовательно нагревают в четырех подогревателях вакуум — выпарной установки до температуры 88±5⁰С, затем в высокотемпературном подогревателе до температуры 120±5⁰С с последующим снижением температуры до 105 ⁰С в вакуумной камере.

В пленочных мнрогокорпусных вакуум — выпарных установках непрерывного действия молоко сгущают в стандартном режиме: температура кипения молока не должна превышать в первом корпусе 78⁰С, во втором корпусе 66⁰С, в третьем 56⁰С. Окончание процесса сгущения контролируют по достижению стандартной плотности и массовой доли сухих веществ в продукте.

В зависимости от типа применяемой вакуум — выпарной установки молоко сгущается до массовой доли сухих веществ 25…28%.

Сгущение молока заканчивают после достижения плотности 1061…1063 кг/м³ (при 20⁰С) при производстве сгущенного стерилизованного молока и 1066…1068кг/ м³ при производстве концентрированного молока.

Сгущенное молоко гомогенизируют на двухступенчатых гомогенизаторах при температуре 74±2⁰С и общем давлении 18±1,0 МПа. Целесообразность применения двухступенчатого гомогенизатора обусловлено необходимостью постепенного повышения давления, так как гомогенизация при высоком давлении снижает термоустойчивость молока. После гомогенизации молоко охлаждают до температуры 4±2⁰С. В охлажденное сгущенное молоко вносят соли — стабилизаторы для восстановления, нарушенного при пастеризации и сгущении баланса солей.

Для повышения термоустойчивости молока применяют смеси солей, состоящие из цитратов и гидрофосфата калия и натрия, взятых в соотношении, аналогичном соотношении этих солей в натуральном молоке.

При внесении солей — стабилизаторов в пастеризованное молоко общая продолжительность взаимодействия молока с солями составляет 6 часов. Вязкость продукта в этом случае идентична вязкости, полученной при выдерживании сгущенного молока с солями — стабилизаторами в течении 6…7 часов до стерилизации.

Стерилизация сгущенных консервов может осуществляться двумя способами: в потоке перед розливом и в таре после розлива.

Для выработки сгущенных стерилизованных консервов в нашей стране широко используют стерилизацию в таре.

Режим стерилизации устанавливают в соответствие с формулой стерилизации, представляющей собой следующую условную запись теплового режима аппарата, в котором осуществляется стерилизация:

где Т1, Т2, Т3 — продолжительность соответственно подогревания, стерилизации, охлаждения, мин; t — температура стерилизации, ⁰С.

Сгущенное молоко, выдержавшее пробную стерилизацию, разливают в предварительно вымытые и пропаренные металлические банки. Наполненные и упакованные банки проверяют на герметичность и направляют на стерилизацию. Для стерилизации продукта в таре используют стерилизаторы непрерывного действия гидростатического или роторного типа, а также стерилизаторы периодического действия. В стерилизаторах гидростатического типа банки со сгущенным или концентрированным молоком стерилизуют при температуре 116…117⁰С с выдержкой 14…17 минут. Температура охлаждения стерилизованных консервов должна составлять 20…40⁰С. Готовые продукты хранят при температуре от 0 до 10⁰С и относительной влажности воздуха не выше 85% в течении не более 12 месяцев со дня выработки [Крусь].

Хрящевая ткань

Хрящевая ткань является одним из компонентов скелета. Она состоит из сильно развитого межклеточного (основного) плотного вещества, в котором встречаются клетки, волокна, капельки жира и глыбки гликогена.

В зависимости от выполняемых прижизненных функций хрящи имеют различное строение. Различают хрящи гиалиновый (стекловидный), волокнистый (соединительнотканный) и эластический.

Гиалиновый хрящ (трахея, суставные поверхности костей) — полупрозрачное вещество молочно-белого цвета.

В составе эластического хряща (ушная раковина) много эластиновых волокон, а в волокнистом хряще (встречается в месте перехода сухожилий в гиалиновый хрящ) содержатся пучки коллагеновых волокон.

В хрящевой ткани воды больше, а минеральных веществ меньше, чем в костной ткани, что видно из приведенных ниже данных.

Вода 40−70%

Минеральные вещества 2−10%

Белки 17−20%

Жиры 3−5%

Гликоген и мукополисахариды 1%

Пищевая ценность хрящевой ткани определяется, прежде всего, содержанием белка (коллаген, эластин, и др.). Находясь в составе мяса, хрящевая ткань снижает его пищевую ценность.

Хрящевая ткань используется в пищевых целях как часть мяса, для выработки клея, желатина, кормовой муки.

Высокое содержание в хрящевой ткани мукополисахаридов и мукопротеидов не позволяет получать из нее желатин и клей высокого качества [Перкель].

Определение жира в сыре

Кислотный метод. Сыры (сычужные и плавленые) и сырные продукты Условия проведения измерений соответствуют требованиям табл. 1.

Таблица 1

В два жиромера отвешивают по 1,50 г сыра с отсчетом до 0,005 г, затем приливают дозатором по 10 см³ серной кислоты, доливают по (9±1) см³ так, чтобы уровень жидкости был от 4 до 6 мм ниже основания горловины жиромера. Дозатором добавляют в жиромеры по 1 см³ изоамилового спирта. Жиромеры закрывают пробками и помещают в водяную баню при температуре (65±2) °С. Жиромеры выдерживают в водяной бане при частом встряхивании до полного растворения белка в течение (60±10) мин.

В случае неполного растворения белка в течение указанного времени допускается при повторном определении устанавливать температуру водяной бани (73±3) °С. Отсчет показаний жиромера при этом проводят после пятиминутной выдержки жиромеров в водяной бане при температуре (65±2) °С.

Жиромеры погружают пробками вниз на 5 мин в водяную баню при температуре (65±2) °С, при этом уровень воды в бане должен быть несколько выше уровня жира в жиромере.

Жиромеры вынимают по одному из водяной бани и быстро производят отсчет жира. При отсчете жиромер держат вертикально, граница жира должна находиться на уровне глаз. Движением пробки устанавливают нижнюю границу столбика жира на нулевом или целом делении шкалы жиромера. От него отсчитывают число делений до нижней точки мениска столбика жира с точностью до наименьшего деления шкалы жиромера.

Граница раздела жира и кислоты должна быть резкой, а столбик жира прозрачным. При наличии «кольца» (пробки) буроватого или темно-желтого цвета, различных примесей в столбике жира или размытой нижней границы измерение проводят повторно.

Обработка результатов За результат измерений принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных наблюдений, расхождение между которыми (сходимость) не превышает значений, указанных в табл.1.

Показания жиромера при измерениях в молоке, в т. ч. нежирном; кисломолочных продуктах, в т. ч. сметане, твороге; сливках (с массовой долей жира не более 40%), сливочном мороженом, пломбире, пахте и сыворотке соответствуют массовой доле жира в этих продуктах в процентах.

Массовую долю жира в сыре и сырном продукте в пересчете на сухое вещество Х₁, %, вычисляют по формуле

где В — массовая доля влаги в сыре и сырном продукте, определенная в соответствии с ГОСТ 3626, %;

100 — коэффициент пересчета массовой доли жира на 100 г продукта.

Экстракционный метод определения массовой доли жира в сычужных и плавленых сырах и сырных продуктах Метод применяется при возникновении разногласий в оценке качества продукта.

Сущность метода заключается в обработке сыра соляной кислотой, добавлении спирта и последующей экстракции жира из кислотно-спиртовой смеси диэтиловым и петролейным эфирами, выпаривании растворителей и взвешивании остатка (принцип Шмидта-Бондзински-Рацлава).

Аппаратура, материалы и реактивы Весы лабораторные рычажные 2-го класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г по ГОСТ 24 104.

Термометры ртутные стеклянные с диапазоном измерения от 0 до 100 °C с ценой деления 1 °C по ГОСТ 28 498.

Центрифуга по нормативно-технической документации, обеспечивающая центробежное ускорение от 700 до 900 м/с^-1.

Шкаф сушильный лабораторный, обеспечивающий регулирование температуры (102±2) °С, хорошо вентилируемый, или шкаф вакуум-сушильный, обеспечивающий регулирование температуры от 70 до 75 °C и давление 6650 Па.

Эксикатор по ГОСТ 25 336.

Баня водяная.

Колба экстракционная, снабженная стеклянной притертой пробкой.

Допускается использование корковых пробок по ГОСТ 5541, обработанных сначала диэтиловым, затем петролейным эфирами, выдержанных в течение не менее 20 мин в воде при температуре (60±2) °С и охлажденных в воде для насыщения перед использованием.

Плитка электрическая по ГОСТ 14 919.

Колбы лабораторные стеклянные плоскодонные вместимостью от 150 до 250 см³ по ГОСТ 1770.

Шарики стеклянные или кусочки фарфора, или кусочки карборунда, или другой материал, улучшающий эффект кипения, обезжиренный, непористый, не крошащийся при применении.

Стаканчик для взвешивания по ГОСТ 25 336 или стекло часовое.

Терка.

Ступка фарфоровая.

Пленка целлюлозная, нелакированная и растворимая в соляной кислоте, не влияющая на результаты испытания, толщиной (0,004±0,001) см шириной (5,0±0,1) см, длиной (7,5±0,1) см.

Кислота соляная, ч.д.а., плотностью 1,125 г/см³ по ГОСТ 3118.

Спирт этиловый ректификованный технический по ГОСТ 18 300.

Эфир диэтиловый по ГФ IX, без перекисей.

Эфир петролейный по нормативно-технической документации, с температурой кипения от 30 до 60 °C.

Вода питьевая по ГОСТ 2874.

Вода дистиллированная по ГОСТ 6709.

Допускается применение других средств измерений с метрологическими характеристиками и оборудования с техническими характеристиками не хуже, а также реактивов по качеству не ниже вышеуказанных.

Подготовка к испытанию Отобранную пробу сыра измельчают, помещают в фарфоровую ступку и тщательно перемешивают.

Колбу высушивают в сушильном шкафу (или вакуум-сушильном) в течение (45±15) мин, предварительно поместив в нее небольшое количество стеклянных шариков или кусочков фарфора, или кусочков карборунда. Затем колбу охлаждают в эксикаторе и взвешивают с отсчетом до 0,0001 г.

Непосредственно перед использованием готовят смешанный растворитель из равных объемов диэтилового и петролейного эфиров.

Проведение испытаний Около 2 г измельченной пробы сыра помещают в бюксу или на часовое стекло, взвешивают с отсчетом до 0,0001 г и переносят в сухую плоскодонную колбу или экстракционную колбу.

Пробу сыра для испытания допускается взвешивать на целлюлозной пленке, которую затем складывают и вместе с пробой сыра помещают в колбу.

В колбу с испытуемой пробой наливают (9±1) см³ соляной кислоты и выдерживают ее в кипящей водяной бане при постоянном встряхивании до тех пор, пока сыр полностью не растворится. После этого колбу выдерживают в кипящей водяной бане в течение 20 мин и охлаждают до температуры (20±2) °С в холодной водопроводной воде. Если обработку сыра соляной кислотой проводят в экстракционной колбе, то в нее наливают 10 см³ этилового спирта и осторожно тщательно перемешивают.

Если обработку сыра соляной кислотой проводили в плоскодонной колбе, то обработанную соляной кислотой пробу переносят в экстракционную колбу, ополаскивая первоначальную емкость последовательно 10 см³ этилового спирта, 25 см³ диэтилового эфира и 25 см³ петролейного эфира, собирая смывную жидкость в экстракционную колбу.

После внесения 25 см³ диэтилового эфира экстракционную колбу закрывают притертой пробкой, сильно встряхивают при постоянном переворачивании в течение 1 мин. Затем осторожно вынимают пробку и добавляют в колбу 25 см³ петролейного эфира, используя первые 5−10 см³ для ополаскивания пробки и внутренней стороны горловины колбы. Затем закрывают колбу притертой пробкой и встряхивают при постоянном переворачивании в течение 30 с Оставляют колбу в покое до тех пор, пока верхний слой жидкости не будет чистым и четко отделенным от нижнего слоя. Если четкое разделение слоев не достигается, то жидкость центрифугируют, используя экстракционную колбу.

Вынимают пробку, ополаскивают ее и внутреннюю поверхность горловины колбы 5−10 см³ смешанного растворителя так, чтобы он стекал в колбу. После этого верхний слой осторожно переносят путем декантации или при помощи сифонной трубки в плоскодонную колбу.

Если верхний слой переносят путем декантации, то для улучшения разделения слоев можно внести небольшое количество воды.

Ополаскивают внешнюю и внутреннюю поверхность горловины колбы или кончик и нижнюю часть сифонной трубки 5−10 см³ смешанного растворителя, при этом растворитель с внешней стороны горловины экстракционной колбы должен стекать в плоскодонную колбу, а с внутренней стороны — в экстракционную колбу.

Проводят вторую экстракцию, повторяя описанные выше операции и добавляя при этом по 15 см³ диэтилового и петролейного эфиров.

Третью экстракцию выполняют так же, как и вторую, только без ополаскивания колбы. Осторожно выпаривают или постепенно отгоняют из плоскодонной колбы максимальное количество растворителей, по мере удаления диэтилового и петролейного эфиров, повышая температуру водяной бани от (30±2) до (60±2) °С.

После исчезновения запахов растворителей колбу нагревают, поместив ее на 1 ч в сушильный шкаф (или вакуум-сушильный). Затем охлаждают в эксикаторе до температуры (20±2) °С и взвешивают с отсчетом до 0,0001 г.

Последующие взвешивания колбы проводят после высушивания в течение 30−60 мин до тех пор, пока разница в массе между последовательными взвешиваниями не будет более 0,001 г. В случае увеличения массы колбы с содержимым после повторного высушивания для расчета берут результат предыдущего взвешивания.

Для проверки полноты растворения экстрагированной фракции в колбу добавляют (20±5) см³ петролейного эфира, при этом колбу постепенно нагревают до температуры не выше 60 °C при постоянном перемешивании содержимого колбы круговыми движениями до полного растворения жира.

Если экстрагированная фракция не растворяется в петролейном эфире полностью, то содержание нерастворимого осадка определяют после удаления жира теплым петролейным эфиром. Обработку эфиром повторяют не менее трех раз. Перед каждой декантацией дают осесть на дно нерастворимому остатку. После полного удаления жира колбу с нерастворимым остатком подогревают в водяной бане, постепенно повышая ее температуру от 30 до 60 °C с целью наиболее полного удаления петролейного эфира. После исчезновения запаха петролейного эфира колбу с нерастворившимся остатком сушат в сушильном шкафу (или вакуум-сушильном) в течение 1 ч, охлаждают до температуры (20±2) °С и взвешивают с отсчетом до 0,0001 г.

Одновременно с определением массовой доли жира проводят контрольный опыт с 10 см³ дистиллированной воды.

Если масса сухого остатка в колбе после высушивания превышает 0,0005 г, то реактивы следует проверить на чистоту или заменить.

Обработка результатов Массовую долю жира Х₄, %, в сычужном или плавленом сыре и сырном продукте вычисляют по формуле

где m₁ — масса колбы с жиром последнего взвешивания, г;

m₂ — масса пустой колбы или с сухим нерастворимым остатком, г;

m₃ — масса колбы после последнего взвешивания в контрольном опыте, г;

m₄ — масса пустой колбы или с сухим нерастворимым остатком в контрольном опыте, г;

m₀ — масса испытуемой пробы, г.

За окончательный результат испытания принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений, расхождение между которыми не должно превышать 0,2%.

Предел допускаемой погрешности метода при доверительной вероятности 0,95 составляет 0,2% [ГОСТ 5867−90].

1. http://www.milkbook.ru/index.php?src=syrodelie&start=900

2. Богатова О. В., Догарева Н. Г. Химия и физика молока: Учебное пособие.-Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004.-137 с.

3. ГОСТ 5867–90 Молоко и молочные продукты. Методы определения жира.

4. Еремина И. А. Микробиология молока и молочных продуктов: Учебное пособие. — Кемерово, 2004. — 80 с.

5. Лекции по дисциплине «Биохимия молока и молочных продуктов». Федеральное агентство по образованию ФГОУ СПО «Сарапульский техникум пищевой промышленности». — 2008. — 117 с.

6. Лекции по дисциплине «Технология кисломолочных напитков». — ВГТА, 2008. — 37 с.

7. Перкель Т. П. Физико-химические и биохимические основы производства мяса и мясных продуктов. — Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2004. — 100 с.

8. Технология молока и молочных продуктов/Г.Н.Крусь, А. Г. Храмцов, З. В. Волокитина, С. В. Карпычев; Под ред. А. М. Шалыгиной. — М.: КолосС, 2004. — 455 с.

9. Шейфель О. А. Биохимия молока и молочных продуктов: Конспект лекций. Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. — Кемерово, 2010. — 126 с.