Современные технологии продуктов животного происхождения. Лабораторный практикум. Учебное пособие

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФГБОУ ВО «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

А. Н. ПОНОМАРЕВ, Е. И. МЕЛЬНИКОВА, Е. В. БОГДАНОВА, Е. Е. ПОПОВА

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОДУКТОВ ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

ВОРОНЕЖ

2017

1

УДК 664.9 : 616-074

ББК Л95я7

С56

Научный редактор профессор А. Н. ПОНОМАРЕВ

Р е ц е н з е н т ы:

кафедра технологии переработки животноводческой продукции Воронежского государственного аграрного университета

им. императора Петра I;

главный научный сотрудник В. Д. ХАРИТОНОВ (ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт

молочной промышленности»)

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Воронежского государственного университета инженерных технологий

Современные технологии продуктов животного происС56 хождения. Лабораторный практикум [Текст] : учеб. пособие / А. Н. Пономарев, Е. И. Мельникова, Е. В. Богданова, Е. Е. Попова; Воронеж. гос. ун-т инж. технол. – Воронеж : ВГУИТ, 2017. –

63 с.

ISBN 978-5-00032-273-4

Учебное пособие разработано в соответствии с требованиями ФГОС ВО подготовки бакалавров по направлению 19.03.03 – «Продукты питания животного происхождения». Оно предназначено для закрепления теоретических знаний дисциплины по выбору блока Б1. В пособии изложены новые технологии переработки молочного сырья, основанные на ресурсосбережении и импортозамещении.

Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежского государственного университета инженерных технологий, его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия университета запрещается.

2

ОТ АВТОРОВ

Данное учебное пособие – дополнение к лекционному курсу «Современные технологии продуктов животного происхождения», предназначено для формирования у студентов направления 19.03.03 – «Продукты питания животного происхождения» следующих компетенций:

ОПК-2 – способности разрабатывать мероприятия по совершенствованию технологических процессов производства продукции питания различного назначения;

ПК-9 – готовности осуществлять контроль соблюдения экологической и биологической безопасности сырья и готовой продукции;

ПК-10 – готовности осваивать новые виды технологического оборудования при изменении схем технологических процессов, осваивать новые приборные техники и новые методы исследования;

ПК-11 – способности организовывать технологический процесс производства продуктов питания животного происхождения;

ПК-20 – способности осуществлять поиск, выбор и использование новейших достижений техники и технологии в области производства продуктов питания животного происхождения.

Издание включает 7 лабораторных работ, в которых изложены теоретические сведения, описаны современные технологические процессы переработки молока и вторичных сырьевых ресурсов отрасли, сформулированы контрольные вопросы для проверки знаний студентов.

3

Лабораторная работа № 1. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА

МОЛОКА КОРОВЬЕГО СЫРОГО В СООТВЕТСТВИИ С ТРЕБОВАНИЯМИ ГОСТ Р 52054-2003

Цель работы: знакомство с понятиями «истинный белок», «небелковый азот» и освоение методов их определения.

Приборы, материалы и реактивы: молоко коровье сырое

1 дм3, стаканы из термостойкого стекла вместимостью100 см3 (5 шт.), колбы мерные на 100 см3 (5 шт.), пипетки на 10 см3, пипетки градуированные на 1 см3, баня водяная, термометр, спиртовой раствор диацетилмоноксима с массовой долей1 %, раствор серной кислоты с объемной долей25 %, раствор тиосемикарбазида гидрохлорида массовой концентрацией 0,25 г/дм3 в растворе серной кислоты, раствор трихлоруксусной кислоты массовой концентрацией 50,0 г/дм3, раствор хлорида железа массовой концентрацией 1,0 г/дм3, колбы Кьельдаля, смешанный катализатор, раствор трихлоруксусной кислоты с массовой долей15 %, раствор соляной кислоты концентрацией 0,1 моль/дм3, раствор борной кислоты массовой концентрацией40 г/дм3, водный раствор гидроксида натрия массовой концентрацией400 г/дм3, фильтровальная бумага, перекись водорода с массовой долей30 %, смешанный индикатор (спиртовые растворы метилового красного и бромкрезолзеленого).

Краткие теоретические сведения

Развитие конкурентоспособного производства молока и молочных продуктов, в том числе молокоемких, требует обеспечения предприятий высококачественным молочным сырьем.

К одному из показателей качества молока-сырья в соответствии с требованиями ГОСТ Р52054-2003 «Молоко коровье сырое. Технические условия» относится базисная норма массовой доли белка, которая должна быть не менее2,8 %. Существующий в

отрасли арбитражный метод определения содержания белка (ГОСТ 23327-98 Молоко и молочные продукты. Метод измере-

4

ния массовой доли общего азота по Кьельдалю и определение массовой доли белка) основан на определении общего азота в молоке, который затем пересчитывают на массовую долю белка по известным коэффициентам. В полученном значении представлен не только белок, но и небелковые азотистые соединения молока.

Белки молока - сложные высокомолекулярные соединения, состоящие из α-аминокислот, которые определяют биологическую ценность молока и молочных продуктов. Содержание белка в молоке составляет от 2,8 до 3,6 %. Основная часть белков представлена различными фракциями казеина, имеющими несколько

генетических вариантов и различающимися по - физико химическим свойствам.

Более высокой биологической ценностью характеризуются сывороточные белки (20 % от общего количества белков молока). Основными компонентами сывороточных белков являются β-лак- тоглобулин (56 %) и α-лактоальбумин (21 %). Альбумин сыворотки крови (7 %), иммуноглобулины (14 %) и лактоферрин (2 %) относятся к минорным компонентам. Кроме того, в сыворотке присутствуют также протеозо-пептонные фракции, гликомакропептиды, отщепившиеся в результате воздействия сычужного фермента на казеин.

Именно эти соединения определяют биологическую ценность, калорийность молока и молочных продуктов, хорошо усваиваются организмом и перевариваются, являются существенным источником незаменимыхα-аминокислот, серы, фосфора, биологически активных веществ, характеризуются гипотензивными, иммуностимулирующими, антитромбическими свойствами.

К важным функционально-технологическим свойствам белков молока относятся: способность к адсорбированию влаги, гидратации, набуханию и гелеобразованию, взаимодействие с различными компонентами матрикса пищевых продуктов, обеспечивающее формирование структуры. Поверхностно-активные свойства белков молока обеспечивают хорошее эмульгирование, пенообразование, а также способность к связыванию вкусоароматических веществ.

5

Небелковые азотистые соединения относятся к минорным компонентам молока, их содержание в нормальном свежевыдоенном молоке составляет 200-500 мг/дм3. Это промежуточные и конечные продукты обмена веществ, которые попадают в молоко через систему кровообращения или из тканей молочных желез. Концентрация небелковых азотистых соединений зависит от стадии лактации, породы животных и кормов (табл. 1).

Основной компонент небелковых азотистых соединений молока - мочевина, которая является конечным продуктом белкового обмена, через систему кровообращения доставляется в почки, а затем выводится из организма с мочой. Содержание мочевины в молоке коррелирует с содержанием мочевины в крови, поэтому слишком высокое поступление белков при недостаточной энергетической ценности пищевого рациона приводит к значительному повышению количества мочевины в молоке. Этот же показатель является хорошим индикатором для оценки уровня поступления белков и энергетической ценности корма коров. Со-

держание мочевины коррелирует с показателями удойности (табл. 2).

Недостаточная энергетическая ценность кормового рациона приводит к накоплению избытка аммиака в рубце коровы, кото-

6

рый не может быть использован для синтеза белка и преобразуется в мочевину. Нарушение баланса кормового рациона сокращает период лактации и продолжительность жизни животных.

В последнее время участились случаи фальсификации мо- лока-сырья с целью намеренного «повышения белка». Имеет место присутствие в кормовых рационах минеральных азотистых соединений, не имеющих никакого отношения к белку и условно «повышающих» содержание азота, а следовательно, и общего белка в молоке.

С учетом того что молоко-сырье используется для производства широкого ассортимента продуктов, в том числе для детского питания, содержание таких компонентов в молоке небезопасно, так как они характеризуются тератогенными, мутагенными и гонадотоксичными свойствами, а также другими эффектами неблагоприятного воздействия, что негативно сказывается на здоровье потребителей.

Для производства категории молокоемких белковых продуктов (сыр, творог) также важно содержание истинного белка, так как именно этот компонент, характеризующийся влагосвязывающими свойствами и высокой способностью к гидратации, определяет нормы расхода молока при выработке белковых продуктов.

Таким образом, содержание белка является не только основным ценообразующим показателем, но и определяет качество исходного сырья, его пригодность к дальнейшей технологической переработке, а в целом качество и безопасность молока и молочных продуктов. Поэтому целесообразно определять дополнительные показатели качества молока сырого в части нормирования содержания небелкового азота, мочевины, массовой доли истинного белка.

7

Колориметрический метод определения содержания моче-

вины (ГОСТ Р 55282-2012). Метод определения массовой доли мочевины в сыром молоке основан на взаимодействии мочевины с диацетилмоноксимом в кислой среде в присутствии тиосемикарбазида и трехвалентного железа с образованием окрашенного комплекса. Количество мочевины определяют колориметрическим методом.

Вконической колбе вместимостью 100 см3 смешивают 10 см3 спиртового раствора диацетилмоноксима, 10 см3 раствора серной кислоты, 2 см3 раствора тиосемикарбазида гидрохлорида и0,4 см3 раствора хлорида железа. Немедленно добавляют 58 см3 дистиллированной воды и перемешивают. Срок хранения полученного рабочего раствора при температуре (20±5) °С - не более 24 ч.

Встеклянную пробирку пипеткой вносят1,0 см3 анализируемого молока и10,0 см3 раствора трихлоруксусной кислоты.

Содержимое пробирки тщательно перемешивают и центрифугируют при 1000-2000 мин-1 в течение 3-5 мин. Затем надосадочную жидкость фильтруют через бумажный фильтр.

Далее таким же образом подготавливают контрольную пробу, но вместо анализируемого молока берут 1,0 см3 дистиллированной воды. В стеклянную пробирку пипеткой вносят5 см3 рабочего раствора реактивов и 0,25 или 0,5 см3 контрольной пробы. Объем раствора контрольной пробы должен совпадать с объемом фильтрата, взятого для анализа.

Затем готовят калибровочную пробу. В стеклянную пробирку пипеткой вносят 1,0 см3 раствора мочевины и 10,0 см3 раствора трихлоруксусной кислоты. Содержимое пробирки тщательно перемешивают. В стеклянную пробирку пипеткой вносят 0,25 или 0,5 см3 (в зависимости от предположительного содержания мочевины в молоке) раствора мочевины в трихлоруксусной кислоте и 5 см3 рабочего раствора реактивов. Объем раствора мочевины должен совпадать с объемом фильтрата, взятого для анализа. Пробу анализируют два раза в условиях повторяемости.

В стеклянную пробирку вместимостью10 см3 пипеткой вносят в зависимости от содержания мочевины 0,25 или 0,5 см3

8

фильтрата анализируемой пробы и 5 см3 рабочего раствора реактивов. Подготовленную анализируемую пробу тщательно перемешивают.

Пробирки с анализируемой, контрольной и калибровочной пробой закрывают крышками из алюминиевой фольги и нагревают (выдерживают) на кипящей водяной бане в течение 10 мин. В результате в пробирках с анализируемой и калибровочной пробами появляется розовое окрашивание, стабильное в течение 15 мин.

По окончании нагрева пробы охлаждают под холодной проточной водой и измеряют оптическую плотность анализируемой пробы и калибровочной пробы относительно контрольной пробы. Измерение оптической плотности проводят в кюветах рабочей длиной 5 мм при длине волны 540 нм не позднее чем через 15 мин после выдерживания на кипящей водяной бане.

Молярную концентрацию мочевины в анализируемой пробе С, ммоль/дм3, определяют по формуле

С = 8,33 × D1 ,

D2

где 8,33 – молярная концентрация мочевины в калибровочном растворе, ммоль/дм3

D1 – оптическая плотность анализируемой пробы, отн. ед.; D2 – оптическая плотность калибровочной пробы, отн. ед.

Массовую долю мочевины в молокеМ, мг %, вычисляют по формуле

М = С·6,

где 6 – коэффициент пересчета кубических миллимолей в миллиграммы проценты (6 мг % = 1 ммоль/дм3).

За окончательный результат принимают среднеарифметическое значение результатов двух параллельных определений, округленное до второго десятичного знака.

9

Определение массовой доли белка методом Кьельдаля

(ГОСТ 23327-98). Метод основан на минерализации органического вещества анализируемой пробы продукта концентрированной серной кислотой в присутствии катализатора с образованием сернокислого аммония, переведении его в аммиак, отгонке последнего в раствор борной кислоты, количественном учете аммиака титриметрическим методом и расчете массовой доли белка в анализируемой пробе.

Вколбу Кьельдаля или пробирку помещают несколько отрезков стеклянных трубок и 10 г смеси солей.

Встаканчик для взвешивания отмеряют1 см3 продукта, крышку закрывают и взвешивают. Продукт переливают в колбу Кьельдаля или пробирку. Пустой стаканчик с крышкой вновь взвешивают и по разнице между массой стаканчика с молоком и массой пустого стаканчика устанавливают массу взятого продукта.

Вколбу Кьельдаля или пробирку добавляют10 см3 серной кислоты и 10 см3 перекиси водорода или0,5 г перманганата калия. Затем ее помещают в гнездо алюминиевого блока на электроплитке. Устанавливают регулятор нагрева плитки в среднее положение.

После прекращения бурного вспенивания содержимого колбы или пробирки (приблизительно через 10 мин после начала нагревания) устанавливают регулятор нагрева плитки в положение, соответствующее максимуму. Нагревание продолжают до тех пор, пока жидкость не станет прозрачной и бесцветной или слегка голубоватой. Колбу Кьельдаля или пробирку с полученным минерализатом охлаждают на воздухе до комнатной температуры.

Измерение массовой доли общего азота химическим способом с индикацией точки эквивалентности по изменению окраски индикатора проводят в следующей последовательности. В колбу Кьельдаля или пробирку с минерализатом добавляют20 см3 дистиллированной воды и тщательно перемешивают круговым движением до растворения осадка.

Собирают перегонный аппарат (рисунок). Включают электроплитку под колбой-парообразователем, открывают зажим на линии отвода пара в канализацию и закрывают зажим на линии

10