Алгоритмы формирования молочных сгустков
Скачать 92.18 Kb.
|
| УДК 637.3 АЛГОРИТМЫ ФОРМИРОВАНИЯ МОЛОЧНЫХ СГУСТКОВ Мироненко И.М., к.т.н. ГНУ Сибирский НИИ сыроделия Российской академии сельскохозяйственных наук, г. Барнаул sibniis.altai@mail.ru В молоке, как и в любой биологической системе, есть природное программное обеспечение. Каждый компонент системы взаимодействует с другими компонентами в соответствии с заранее заданными алгоритмами. Каждый компонент системы многофункционален и изменяемость его взаимосвязей зависит от интенсивности и направленности внешних воздействий. Образование молочных сгустков – это потеря системой стабильности. 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. Компоненты молока обладают множеством взаимозащитных функций, обеспечивающих целостность и стабильность системы. Например, от воздействия высоких температур казеиновые комплексы защищены поверхностной областью мицелл, на которой локализован κ-казеин, являющийся гликопротеином. Фрагмент κ-казеина, отвечающий за термоустойчимость мицелл – гликомакропептид (ГМП) – относится к группе сиалопротеинов, имеющих в составе сиаловую кислоту с высоким отрицательным зарядом. Когда ГМП отщепляется от κ-казеина под действием сычужного фермента или происходит гидролиз углеводной части ГМП (потеря сиаловой кислоты) мицеллы казеина теряют устойчивость и молоко свёртывается. Молочные жировые глобулы также защищены от воздействия высоких температур гликопротеинами, входящими в состав мембран молочной жировой глобулы (ММЖГ). Например, основной белок ММЖГ – муцин 1 – также является сиалопротеином [1]. Поэтому молоко при рН 6,8-6,5 выдерживает кипячение и нагрев выше 100ºС без нарушения стабильности казеиновых мицелл и молочных жировых глобул. Молоко менее устойчиво к колебаниям рН, чем к температурным воздействиям, т.к. все процессы свёртывания (образования и обработки сгустков) базируются на изменениях кислотно-щелочного баланса. Защитную функцию устойчивости молока к изменению кислотно-щелочного баланса выполняет минеральная часть молока – буферные системы. По мере нарастания кислотности молока в каждом диапазоне рН работают свои буферные системы (фосфатная, карбонатная, белковая, цитратная, лактатная). В природном процессе переработки молока – биотрансформации компонентов молока в сычуге телёнка – ресинтез компонентов происходит при температуре ~ 37°С, рН менее 5,4. При этом происходит смена связей: с ионных (более энергоёмких) на водородные. Процессы свёртывания молока, по аналогии с его природным предназначением, можно рассматривать как начальную стадию ресинтеза (синтез – формирование взаимосвязей компонентов в молочной железе). В сыроделии традиционно используется три типа свёртывания молока: – сычужное; – кислотно-сычужное; – термокислотное. Сычужное свёртывание (СС)– ферментативный процесс, активатором которого являются молокосвёртывающие энзимы (МСЭ). В производстве ферментированных (сычужных) сыров молоко свёртывается при рН 6,7-6,5, что в значительной степени обуславливает специфику механизма образования межмолекулярных связей в процессе формирования сгустка, а также влияет на состав сыров, в частности, на содержание в них сывороточных белков, кальция, фосфора и т.д. Кислотно-сычужное свёртывание (КСС) – проводится при рН 5,4-5,0, т.е. при рН ниже изоэлектрической точки (ИЭТ) параказеинового комплекса. МСЭ добавляются в заранее подкисленное молоко. Термокислотное свёртывание (ТКС) – проводится при низком рН 5,0-4,7, что соответствует ИЭТ казеинов. Это тип кислотного свёртывания осуществляется при высоких температурах порядка 85-95ºС. В упрощённом виде схемы действия факторов свёртывания молока можно представить следующим образом: Сычужное: СФ → Н+ + t Кислотно-сычужное: Н+ → СФ → t Термокислотное: t → Н+ Признаком превращения молока из золя в гель является формирование в среде длинных и тонких молекул. Образование сгустка – это расформирование мицелл казеина и преобразование белков в нитеобразную форму. При сычужном свёртывании в белковую сетку включаются такие крупные образования как жировые шарики и заквасочные микроорганизмы. В целом выработку всех видов сыров можно трактовать как процесс доведения параказеинового или казеинового комплексов до ИЭТ белков и переход через неё, влекущий за собой смену межмолекулярных связей. В ИЭТ белки обладают наименьшей способностью связывать воду, происходит снятие гидратных оболочек с белковых частиц, поэтому они легко вступают во взаимодействие, образуя многомолекулярные агрегаты. До ИЭТ белки, имея (–) заряд, могут связываться через катионы. После прохождения через ИЭТ белки меняют знак заряда на (+) и могут образовывать связи уже через анионы. При прохождении через самую низкую ИЭТ рН (рН ~5,1 ед.) в системе происходит смена связей. По литературным источникам [2] сгусток считается кислотным, если его рН ниже 5,15. При воздействии сычужного фермента снижается суммарный (–) заряд казеинового комплекса за счёт отщепления ГМП, несущего высокий отрицательный заряд. Поэтому по сравнению с нативным казеином у параказеина происходит смещение ИЭТ до рН 5,4-5,3 против 4,8-4,7 у казеина. Фактором, управляющим изменением зарядности, является наличие ионов Н+ в системе, точнее соотношение 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 путём 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 свёртывания есть приоритетный «дегидратирующий» фактор:
В общем виде сыр можно определить как продукт, получаемый путем направленной трансформации компонентов, наибольшая интенсивность которых происходит в диапазоне рН от 6,2 до 5,0, независимо от технологии производства продукта (сычужное свертывание, прямое подкисление и т.д.). Проходя через низшую точку рН сырная масса начинает защелачиваться – независимо от вида сыра. Это связано с тем, что свободные ионы Н+ расходуются на образование новых – водородных – связей. Частные технологии производства натуральных сыров отличаются друг от друга тем, что имеют различную интенсивность белковых преобразований в диапазоне рН 6,2-5,0. Главенствующими параметрами белковых преобразований являются: скорость кислотообразования и интенсивность протеолиза, которые находятся в конкурентных отношениях. Смысл частных технологий сыров состоит в том, чтобы создать наиболее благоприятные условия либо для протекания протеолиза, либо для нарастания кислотности. 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% остаётся в сыворотке. По мнению Раманаускаса Р.И. [3] образование структуры сычужного сгустка начинается не с изменений молочной системы, вызываемых добавлением молокосвёртывающих ферментов, а со структурных изменений её во время обработки сырья до свёртывания. Поэтому на конечные параметры структуры сыра можно влиять путём регулирования структурных изменений казеинаткальцийфосфатного комплекса в молоке. В работах Белоусова А.П. [4] показано, что плохая свёртываемость молока сычужным ферментом обусловлена нарушениями в системе «казеин–соли молока». Распределение кальция в молоке между мицеллярной и водной фазами, а также солевой баланс Са/Р в значительной степени оказывают влияние на формирование структуры сычужного сгустка. Фосфатнокальциевый комплекс казеина находится в равновесии с растворёнными 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 сопровождаются изменениями в структуре и величине частиц казеина, что сказывается и на сычужном свёртывании 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 свёртыванием. Поскольку сычужный фермент действует в широком температурно-кислотном диапазоне, процесс сычужного свёртывания и реологические свойства сгустка в большей степени зависят от фазы агрегации, т.е. от взаимодействия белков с ионами кальция. Ионы Са2+ более избирательны к условиям среды: – сычужный сгусток не образуется при температуре ниже 16ºС (точнее сказать, образуется, но в течение очень длительного времени); – плотность сгустка зависит от концентрации ионов кальция; а особенно от соотношения Са/Р в молоке; – концентрации ионов хлора. В литературе, например, описаны способы восстановления сычужной свёртываемости молока простыми и быстрыми способами. «В практике часто встречается, что молоко отдельных коров, а иногда и целого стада, совсем не свёртывается сычужным ферментом или время свёртывания сильно удлиняется. Исследования такого молока показали, что в отношении рН и количества Са оно очень незначительно отличается от нормального молока. Но эта небольшая разница как раз сильно сказывается на времени свёртывания. После дачи коровам с кормом по 80 г СаНРО4 уже на второй день молоко приобретало нормальную способность свёртываться. Незначительное увеличение содержания Са в молоке (на сотые доли процента) сокращает время свёртывания наполовину. Причём здесь одновременно действуют два фактора: увеличение концентрации солей Са и повышение активной кислотности молока.» [5] Из сказанного можно сделать вывод, что сычужная вялость молока в меньшей степени зависит от деятельности молокосвёртывающих ферментов и в большей степени – от баланса солевого состава. Локализация кальция в молочной смеси перед внесением сычужного фермента зависит от предистории переработки данной партии молока, а также от взаимодействия трёх параметров: температуры, активной кислотности и продолжительности их воздействия. Поэтому для коррекции сыропригодности молока особую значимость приобретают технологические особенности подготовки молока к сычужному свёртыванию. Основными параметрами, обеспечивающими нормальный ход формирования сычужных сгустков являются: сохранение целостности казеиновых мицелл, достаточное количество кальция для формирования ионных связей, низкая степень денатурации сывороточных белков, соотношение Са/Р в молоке, заданное соотношение жир/ белок и нормируемый уровень рН. Именно поэтому проведение технологических операций охлаждения, созревания, пастеризации и нормализации молока рассматривается, прежде всего, с точки зрения их влияния на последующий процесс сычужного свертывания. От подготовки молока к свёртыванию зависит также и эффективное осуществление кислотно-сычужной и термокислотной коагуляции. Однако при современной оснащённости большинства отечественных сыродельных заводов приборами для контроля качества молока учёт солевого баланса представляет особую трудность. Во-первых, нет расширенных методических рекомендаций по этой проблеме и, следовательно, мало специалистов, владеющих в полной мере вопросами качества подготовки молока к переработке. Во-вторых, экспресс-методы определения, например, кальция и фосфора, являются труднодоступными и связаны с приобретением дорогого импортного оборудования, а также с наличием квалифицированных кадров по его обслуживанию и эксплуатации. Проблема повышения выхода сыра является многоплановой и все знают, что приоритеты сохраняются за качеством получаемого сельхозпроизводителями молока. Однако вопросы технологической корректировки с целью повышения сыропригодности закупаемого молока-сырья являются прерогативой переработчиков, которым известно, что повышение выхода сыра – это задача сохранения в сгустке (и в дальнейшем в сырной массе) максимально большей доли жира, казеинов и сывороточных белков, что напрямую связано с подготовкой молока к свёртыванию применительно к частным технологиям производства сыров. Список литературы: 1 Ельчанинов В.В. Номенклатура и биохимические свойства белков мембраны молочной жировой глобулы. 3. Муцин 1 // «Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока» Сб. науч.трудов ГНУ СибНИИС, вып. 6. – Барнаул, 2009. – С. 201-206. 2 Гудков А.В. Сыроделие: технологические, биологические и физико-химические аспекты / под ред. С.А.Гудкова – М.: ДеЛи принт, 2003. – 800 с. 3 Раманаускас Р.И. Избранные главы физической химии сыроделия / Монография. Каунас, 2004. – 142 с. 4 Белоусов А.П. Свертываемость молока сычужным ферментом как показатель его сыропригодности // «Повышение качества сыров». Тр. Всесоюзн. научно-исслед. ин-та сыродельной промышленности.– Вып. 2. – М.; Пищепромиздат, 1955. – С. 14-26. 5 Зайковский Я.С. Химия и физика молока и молочных продуктов: – Пищепромиздат, 1950. – 372 с. УДК 637.3 АЛГОРИТМЫ ФОРМИРОВАНИЯ МОЛОЧНЫХ СГУСТКОВ Мироненко И.М., к.т.н. ГНУ Сибирский НИИ сыроделия Российской академии сельскохозяйственных наук, г. Барнаул sibniis.altai@mail.ru Проведена сравнительная оценка трёх типов свёртывания молока: сычужного, кислотно-сычужного и термокислотного. Показано, что сычужная вялость молока обусловлена нарушениями в системе «казеин–соли молока». |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Конспект урока технологии «Приготовление блюд из молока и молочных... Цель: ознакомить с питательной ценностью молока и молочных продуктов; научить приготовле6нию блюд из молочных продуктов; совершенствовать... | | Химия и физика молока «Химия пищи». Дисциплина является основой для изучения дисциплин «Технология молока и молочных продуктов», «Микробиология молока... |
 | Конспект урока в 1 классе Цель: ознакомить с питательной ценностью молока и молочных продуктов; научить приготовле6нию блюд из молочных продуктов; совершенствовать... | | Урок экспедиция по родному краю Цель: ознакомить с питательной ценностью молока и молочных продуктов; научить приготовле6нию блюд из молочных продуктов; совершенствовать... |
| Программа предметно-ориентированного курса «Растворы» Цель: ознакомить с питательной ценностью молока и молочных продуктов; научить приготовле6нию блюд из молочных продуктов; совершенствовать... | | Конспект открытого занятия «Незнайка в гостях у осени» Цель: ознакомить с питательной ценностью молока и молочных продуктов; научить приготовле6нию блюд из молочных продуктов; совершенствовать... |
| Учебно-тематический план элективного курса «Океан света» Цель: ознакомить с питательной ценностью молока и молочных продуктов; научить приготовле6нию блюд из молочных продуктов; совершенствовать... | | Лекция о вреде курения, алкоголя и наркомании с учащимися 7-9-х классов Цель: ознакомить с питательной ценностью молока и молочных продуктов; научить приготовле6нию блюд из молочных продуктов; совершенствовать... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель: ознакомить с питательной ценностью молока и молочных продуктов; научить приготовле6нию блюд из молочных продуктов; совершенствовать... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цель: ознакомить с питательной ценностью молока и молочных продуктов; научить приготовле6нию блюд из молочных продуктов; совершенствовать... |
| Конспект урока с применением икт предмет: Русский язык Тема: Морфемика и словообразование Цель: ознакомить с питательной ценностью молока и молочных продуктов; научить приготовле6нию блюд из молочных продуктов; совершенствовать... | | Реферат по информатике и икт по теме: «Алгоритмы» Я выбрал тему учебно-методического комплекса «Алгоритмы», так как она является одной из главной тем в информатике |
| Профессиональное обучение (дизайн)» Разработать контрольно-измерительные... Цель: ознакомить с питательной ценностью молока и молочных продуктов; научить приготовле6нию блюд из молочных продуктов; совершенствовать... | | 2. Развивать связную речь детей: учить задавать вопросы, правильно... Цель: ознакомить с питательной ценностью молока и молочных продуктов; научить приготовле6нию блюд из молочных продуктов; совершенствовать... |
| Программа учебной дисциплины биохимия и микробиология молока и молочных... Программа учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – фгос) по специальности... | | Реферат по информатике и икт по теме: “ Разветвляющиеся алгоритмы” Я выбрал тему: «Разветвляющиеся алгоритмы», потому что они очень часто применяются в алгоритмизации и программировании. Без знания... |
