84. Вплив процесу стерилізації на зміну якості харчових продуктів.

Стерилізація молочної сировини поряд з інактивацією мікроорганізмів призводить різною мірою до інтенсифікації хімічних реакцій, що відбуваються з його компонентами при нагріванні. Певні незворотні фізико-хімічні зміни компонентів молока, викликані нагріванням, призводять до змін його смаку, кольору, запаху, харчової та біологічної цінності. Ці зміни є небажаними як з точки зору погіршення технологічних властивостей молока, так і погіршення його споживчих властивостей. Способи і режими стерилізації повинні бути підібрані таким чином, щоб забезпечити знищення мікроорганізмів, інактивувати ферменти при мінімальній зміні смаку, кольору, харчової та біологічної цінності молочної сировини.

Відомо, що із збільшенням температури потрібно менше часу для досягнення одного і того ж ефекту стерилізації. При нагріванні вище 100 ° С зі збільшенням температури на кожні 10 ° С швидкість руйнування термофільних мікроорганізмів від нагрівання зростає в 11 разів, а мезофільних – в 30 разів, у той час як інтенсивність побуріння молока, за якою побічно судять про зміни його компонентів, зростає всього лише в 2,5–3 рази. Це пояснюється тим, що швидкість руйнування мікроорганізмів як більш чутливих до тепла вище швидкості хімічних реакцій.

Найсильніші зміни під час стерилізації зазнають сироваткові білки, ферменти і окремі вітаміни. Казеїн і істинно розчинні компоненти молока змінюються незначно.

Білки. Білки з високим вмістом водневих і легко розщеплюваних ковалентних зв'язків особливо схильні до змін при нагріванні. Найбільшою кількістю таких зв'язків володіють сироваткові білки.

За ступенем реакції на нагрівання найбільш термолабільними є імуноглобуліни, альбумін сироватки крові, β-лактоглобулін і α-лактальбуміну.

Залежно від умов нагрівання веде до часткової або повної денатурації сироваткових білків, до реакцій між сироватковими білками і фракціями казеїну, а також між сироватковими білками і іншими компонентами молочної сировини.

При тепловій денатурації молекула білка з глобули (нативний стан) переходить в розгорнутий (денатурований) стан.

Максимальна активізація сульфгідрильних груп досягається при температурах близько 110 ° С. Тому при виробництві вершкового масла температуру пастеризації вершків бажано встановлювати вище 105 ° С, щоб зменшити небезпеку самоокислення жиру в готовому маслі при зберіганні.

Вивільнення сульфгідрильних груп при тепловій денатурації сироваткових білків, утворення комплексів з ними, а також утворення летких сірчистих сполук надає молоку присмак пастеризації, а при збільшенні кількості вільних сульфгідрильних груп з підвищенням інтенсивності нагріву - присмак перепастерізації. При звичайних режимах пастеризації молока, прийнятих у молочній промисловості, ці специфічні запах і смак виражені слабо, зникають зазвичай через 2 - 3 дні і не вважаються вадою. Стерилізована при високих температурах молочна сировина володіє в тій чи іншій мірі (залежно від температури і тривалості її впливу) цими присмаками.

Денатурація і агрегування сироваткових білків при стерилізації та УВТ-обробці призводять до посилення білизни і непрозорості молока. Цьому ж сприяє руйнування β-каротину та інших пігментів. На ступінь денатурації сироваткових білків більше впливає тривалість витримки, ніж температура нагрівання.

Казеїн в порівнянні з сироватковими білками більш термостійкий: він витримує без коагуляції нагрівання до 140 ° С протягом 10-20 хв. Теплова стабільність казеїну залежить від величини рН, концентрації іонів кальцію і ступеня денатурації сироваткових білків. Вона зменшується при зниженні рН, збільшенні концентрації іонів водню і ступеня денатурації сироваткових білків.

Незважаючи на високу термостабільність, казеїн при нагріванні зазнає фізико-хімічних змін, що впливає на його технологічні властивості і харчову цінність. При нагріванні молока відбувається гідроліз пептидних зв'язків казеїну, дефосфорилювання, комплексоутворення з сироватковими білками і лактозою і т. д.

Молочний цукор. Унаслідок розпаду термолабільних білків відбуваються кількісні та якісні зміни; вільні амінокислоти активно взаємодіють з іншими компонентами молока, зокрема з лактозою. При цьому відбувається реакція Майара, або реакція меланоідиноутворення, в результаті чого утворюються сполуки коричневого кольору – меланоїдини.

Стерилізація молочної сировини викликає не тільки утворення меланоідинів, але і розпад лактози з утворенням вуглекислого газу і кислот – мурашиної, молочної, оцтової та ін. При цьому кислотність молока збільшується на 2-3 ° Т, що необхідно враховувати при визначенні можливості його використання при виробництві стерилізованого молока.

Ліпіди. Тригліцериди молочного жиру в процесі нагрівання майже не змінюються, але при тривалій витримці частина їх гідролізується. При цьому зростає кількість дигліцеридів, а ненасичені жирні кислоти частково окислюються до альдегідів і кетонів.

Теплова обробка по-різному впливає на вміст вільних жирних кислот. Вільні леткі жирні кислоти (мурашина, оцтова, пропіонова, масляна, капронова та ін.) утворюються в результаті теплової обробки вершків і створюють приємний смак і запах вершкового масла, але їх вміст при цьому не повинен перевищувати 30 - 40 мг / кг, в іншому випадку якість продукту буде погіршуватися (особливо при накопиченні масляної кислоти). Більш помітних змін при тепловій обробці піддаються оболонки жирових кульок. Навіть при низьких температурах пастеризації білки і фосфоліпіди переходять з поверхні жирових кульок в плазму молока. Однак ступінь дестабілізації оболонок жирових кульок невелика, оскільки вони відновлюються за рахунок адсорбції казеїну і сироваткових білків.

Ферменти. Білкові компоненти ферментів молочної сировини близькі за будовою, структурою та властивостями до сироватковим білкам. Вони так само, як і сироваткові білки, термолабільні і денатурують при нагріванні. У результаті відбувається інактивація ферментів. Разом з тим, деякі ферменти відрізняються високою теплостійкістю. Найбільш чутливі до нагрівання альдолаза, нативна ліпаза, каталаза і лужна фосфатаза.

Вітаміни. Вітаміни є одними з найбільш чутливих до нагрівання компонентів молочної сировини. У процесі пастеризації вітаміни руйнуються менше, ніж у процесі стерилізації, але і в тому і іншому випадку ступінь їх руйнування залежить більше від тривалості нагрівання, ніж від температури, а також від способу теплової обробки.

Водорозчинні вітаміни більш схильні до руйнування від нагрівання, ніж жиророзчинні. Тривала стерилізація руйнує майже на 100% вітаміни С і В₁₂, на 25-59% - вітаміни А, В₁, В₆ і на 10% вітамін В₂. Втрати вітамінів С і В₁₂ можна зменшити шляхом проведення деаерації молочної сировини перед стерилізацією.

Мінеральні речовини. При нагріванні молочної сировини порушується співвідношення між розчинним і колоїдним фосфатом кальцію. Розчинний кальцій переходить в колоїдний стан, причому підвищується кислотність молока. Однак помітне зниження рН настає лише при дуже високих температурах.

Частина колоїдного кальцію відкладається на поверхні теплового обладнання разом з денатурованими сироватковими білками, утворюючи жорсткий осад, так званий «молочний камінь», що важко піддається розчиненню при митті.

Інша частина колоїдного кальцію осідає поряд з денатурованими сироватковими білками на казеїнових міцелах, блокуючи активні центри, що знаходяться на їх поверхні, і знижуючи тим самим здатність казеїну до сичужного зсідання. Для відновлення здатності пастеризованого молока до сичужного зсідання в нього перед внесенням сичужного ферменту при виробництві сирів додають розчинні солі кальцію у вигляді СаСl₂.