Биохимия молока и мяса. Учебно-методическое пособие

термоустойчивости молока наблюдается при pH 6,7. Повышение кислотности молока в результате молочнокислого брожения значительно влияет на термоустойчивость.

Таким образом, основными причинами низкой термоустойчивости молока являются повышенная кислотность и нарушенный соевой и белковый состав.

Под сычужной свертываемостью молока понимают способность его белков коагулировать под действием внесенного сычужного фермента с образованием относительно плотного сгустка. Продолжительность сычужной свертываемости заготовляемого молока колеблется в широких пределах. Так при стандартных условиях проведения сычужной пробы продолжительность свертывания может составлять 10-35 мин.

Способность молока к сычужной свертываемости определяется, в первую очередь, содержания в нем казеина и солей кальция (ионов кальция) – чем оно больше, тем выше скорость свертывания молока и плотность образующихся белковых сгустков, и наоборот. Данные показатели химического состава молока учитывают при оценке его сыропригодности.

Причины плохой свертываемости молока, которую не всегда удается исправить путем добавления хлорида кальция видимо являются, вследствие несоблюдения рационов кормления животных, а также их заболевания и нарушения правил животных, а также их заболевания и нарушения правил получения и хранение молока.

11

Тема 2: Биохимические и физико-химические изменения молока при его хранении и обработке

План

1.Холодильная обработка молока

2.Охлаждение молока

3.Замораживание молока

4.Механическая и центробежная обработка молока

Молоко при хранении, транспортировании и предварительной обработке подвергается воздействию ряда факторов, в результате чего может происходить частичное или полное нарушение устойчивости коллоидной системы молока. Возникшие в ней изменения влияют на дальнейшие процессы переработки молока и качество продуктов. Изменения касаются, главным образом, жира, белков, солей и ферментов молока.

Стабильность дисперсии молочного жира в плазме зависит от состояния оболочек жировых шариков и свойств их поверхности. При любой механической и тепловой обработке образуются скопления жировых шариков, изменяется состав оболочек, нарушается их целостность и частично дестабилизируется молочных жир, в результате чего появляется так называемый свободный жир. Наличие свободного жира в молоке и молочных продуктах способствует образованию слоя отстоявшегося жира и появлению пороков вкуса, так как незащищенный жир чувствителен к липолитической и окислительной порче.

Денатурацию белков могут вызвать замораживание, тепловая или механическая обработка молока. Особое значение в производстве молочных продуктов имеет тепловая денатурация белков, которой подвергаются сывороточные белки. Солевое равновесие молока изменяется при нагревании и охлаждении молока. Некоторые факторы могут активизироваться при механической обработке, и почти все ферменты разрушаются при

12

нагревании молока. Тепловая обработка молока вызывает частичное разрешении витаминов и т.д.

Холодильная обработка молока. Охлаждение и замораживание применяют для увеличения продолжительности хранения сырого молока до переработки. Низкие температуры предотвращают развитие микрофлоры, оказывающей отрицательное воздействие на составные части молока, но они могут вызвать нежелательные изменения свойств молока с нарушением стабильности жировой и белковой фаз.

Охлаждение молока. На фермах и молочных заводах сырое и пастеризованное молоко охлаждают и хранят при температуре 4- 10°С. охлаждение сырого молока способствует увеличению продолжительности бактерицидной фазы.

Как известно, бактерицидные свойства молока обуславливаются наличия в нем антибактериальных веществ. Их количество зависит от индивидуальных особенностей, физиологического состояния животных и изменяется в течение лактационного периода (особенно высокой антибактериальной активностью обладает молозево).

По окончании бактерицидной фазы в молоке при высокой температуре хранения (13-15°С) начинается быстрое размножение разнообразной микрофлоры. При этом в нем могут накапливаться бактериальные токсины, вызывающие сильные пищевые отправления, появляются окисленный и прогорклый привкусы, повышается титруемая кислотность, и молоко свертывается. Поэтому температура 6-10°С является предельной для кратковременного (не более 1 сут.) хранения сырого молока.

При необходимости более длительного хранения (2-3 сут) молоко охлаждают до температуры 2-4°С. Однако длительное его хранения, особенно после предварительной обработки (центробежной очистки, перекачивания насосами и др.), может изменить физико-химические, органолептические и технологические свойства молока.

13

При охлаждении молока жир переходит из жидкого состояния в твердое, в результате чего повышаются его вязкость и плотность. Вследствие кристаллизации высокоплавких триглицеридов жировых шариков изменяются состав и свойства их защитных белковых оболочек. Механические воздействия (при транспортировании, очистке, перемешивании, перекачивании и т.д.) могут привести к повреждению оболочек и повышению степени дестабилизации жировой фазы. В таком молоке активнее происходят липолиз и окисления липидов.

Различают два вида липолиза, вызываемого нативными липазами: спонтанный (самопроизвольный) и индуцированный (наведенный).

Спонтанный липолиз происходит при охлаждении молока. В процессе охлаждения плазменная липаза самопроизвольно адсорбируется. Склонность или чувствительность молока к развитию в нем спонтанного липолиза обусловлена индивидуальными особенностями животного, рационам кормления, периодом лактации и другими факторами.

Индуцированный липолиз происходит при активизировании липаз с одновременным разрушением оболочек жировых шариков в результате получения и обработки молока. Прогорканию молока способствует нарушения в технике машинного доения, центробежная очистка, перекачивания и т.д.

В результате липолиза в молоке увеличивается (на 30-70%) количество свободных жирных кислот, и появляются прогорклый вкус, мыльный и другие привкусы. Качество выработанных из него масла, молочных консервов и других продуктов снижается.

При длительном низкотемпературном хранении молока уменьшается средний диаметр казеиновых мицелл, увеличивается содержание – казеина. Молоко медленно свертывается сычужным ферментом, снижается интенсивность синерезиса сычужных и кислотных сгустков. В процессе хранения в плазме молока повышается количество ионов кальция. Поэтому с увеличением продолжительности хранения термоустойчивость молока

14

снижается, что необходимо учитывать при производстве молочных консервов. Для длительного хранения молоко следует пастеризовать и затем охладить до 4-6°С.

Хранение сырого молока при температуре 5°С не вызывает заметного снижения содержания витаминов. Исключение составляет витамин С – он разрушается на 18% при хранении в течение 2 сут и на 67% при хранении в течение 3 сут.

Замораживание. Изменение состава и свойства молока влиянием низких температур зависит от температуры и скорости замораживания. Молоко замерзает при температуре ниже -0,54°С. В интервале от - 0,54 до -0,3,5°С в лед превращается основная часть (80-85%) воды, процесс льдообразования практически заканчивается при температуре - 30°С.

Замораживание молока при любых других температурах происходит неравномерно. Вначале замерзает слой чистой воды на границе раздела фаз (на стенках, вверху и на дне сосуда), а в оставшейся жидкой части концентрируется компоненты молока, в том числе электролиты (соли кальция и др.), которые могут вызвать нежелательные изменения белков и жира.

При медленном замораживании незамерзшими остаются вся связанная вода (3-3,5%) и часть свободной влаги молока. Так, при температуре замораживания -10°С количество незамерзшей воды составляет 7-7,5%, т.е. на свободную влагу приходится около 4%. В этой части воды повышается концентрация белков, солей и молочного сахара. В концентрированном растворе увеличивается вероятность столкновения и укрупнения частиц казеина. Концентрация электролитов в незамерзшей части молока может достичь такого предела, при котором они начинают снижать заряд казеиновых мицелл, вызывая их агрегацию. Помимо этого, при льдообразовании из коллоидных частиц белка может удаляться гидратационная вода, т.е. происходить обезвоживание и денатурация белковых молекул и потерей их стабильности. Этому способствует также понижение pH молока и кристаллизация лактозы.

15

Таким образом, в медленно замороженном молоке происходит физико-химические изменения белков, приводящие к частичной или полной их коагуляции. Оттаявшее после замораживания молоко быстрее свертывается сычужным ферментом по сравнению с обычным молоком.

Механическая и центробежная обработка молока: Механические воздействия при транспортировании, центробежной очистке молока, сепарировании, перекачивании, перемешивании и гомогенизации, в основном сопровождается изменением степени дисперсности жира. В зависимости от конструкций аппаратов и условий работы на них, а также от температуры и кислотности молока при его технической обработке, возможно дробление крупных жировых шариков или наоборот, их агрегирование и даже слияние.

Механическая обработка может вызвать образование пены, снижающей устойчивость жировой дисперсии молока и коллоидных частиц белков. Кроме того, мембранная обработка и гомогенизация могут изменить структуру и свойства казеина и сывороточных белков.

Наиболее современным и эффективным способом очистки молока от механических загрязнений является очистка в сепараторах - молокочистителях. В сепараторной слизи вместе и механическими примесями частично удаляются крупные белковые частицы, мелкие жировые шарики, а также лейкоциты и микроорганизмы.

Очистка молока не вызывает существенных изменений его составных частей. Общие потери белков, жира и изменение размера жировых шариков незначительны. Титруемая кислотность молока уменьшается на 0,5-4,0°Т.

Центробежной очисткой на сепараторах-молокоочистителях нельзя добиться полного удаления из молока микроорганизмов. Наиболее эффективным способом бактериальной очистки молока, применяемом в сыроделии, является бактофугирование на центробежных молокоочистителях специальной конструкции – сепараторах – бактериоотделителях. Эффект очистки повышается

16

при совмещении бактефугирования с тепловой обработкой и достигает 98-99%.

Кислотность молока в результате бактофугирования понижается на 1-2°Т, а при совмещении бактофугирования с тепловой обработкой – на 3-4°Т. Составные части молока в результате бактофугирования существенно не изменяются.

17

Тема 3: Биохимические и физико-химические процессы при производстве кисломолочных продуктов

План

1.Брожения молочного сахара и коагуляция казеина

2.Влияние состава молока, бактериальных заквасок и других факторов на брожение лактозы и коагуляцию казеина.

3.Биохимические основы производства отдельных видов кисломолочных продуктов.

При производстве кисломолочных продуктов осуществляются как биохимические, таки физико-химические процессы – брожение молочного сахара, коагуляция казеина и гелеобразование.

Кисломолочные продукты играют важную роль в питании людей, особенно детей, лиц пожилого возраста и больных. Диетические свойства кисломолочных продуктов заключаются прежде всего в том, что они улучшают обмен веществ, стимулируют выделения желудочного сока и возбуждают аппетит. Наличие в их составе микроорганизмов способных приживаться в кишечнике и подавлять гнилистую микрофлору, приводит к торможению гнилостных процессов и прекращению образования ядовитых продуктов распада белка, поступающих в кровь человека.

Брожение молочного сахара и коагуляция казеина. Важнейшим биохимическим процессом, протекающим при выработке кисломолочных продуктов, является брожение молочного сахара, вызываемое микроорганизмами бактериальных заквасок. Его скорость и направления определяют консистенции, вкус и запах готовых продуктов. По характеру брожения молочного сахара кисломолочные продукты можно разделить на две группы. К первой группе относят продукты, в основе приготовления которых лежит главным образом молочнокислое брожение (простокваша, йогурт, ацидофилин, творог сметана), ко второй группе – продукты со смешанным брожением, при изготовлении которых происходит

18

молочнокислое и спиртовое брожение (кефир, кумыс, ацедофильнодрожжевое молоко).

При молочнокислом брожении каждая молекула пировиноградной кислоты, образующаяся из молекул глюкозы, восстанавливается с участием окислительно-восстановительного фермента лактатдегидрогеназы до молочной кислоты: В результате из одной молекулы лактозы образуются четыре молекулы молочной кислоты.

Многие молочнокислые бактерии при сбраживании сахара кроме молочной кислоты образуют ряд других химических веществ, придающих кисломолочным продуктам специфические вкус и аромат. К ним относят летучие кислоты (уксусная, пропионовая и др.), карбонильные соединения (диацетил, ацетоид, ацетальдегид), спирт и углекислый газ.

Путем определенного комбинирования различных видов молочнокислых бактерий и регулирования температуры сквашивания можно получить продукт с нужными вкусовыми, ароматическими достоинствами, консистенцией и диетическими свойствами.

Коагуляция казеина. Накопление молочной кислоты при молочнокислом брожении лактозы имеет существенное значение для образования белкового сгустка, определяющего консистенцию кисломолочных продуктов. Сущность кислотной коагуляции сводится к следующему. Образующаяся (или внесенная) молочная кислота снижает отрицательный заряд казеиновых мицелл, так как Н- ионы подавляют диссоциацию карбоксильных групп казеина, а также гидроксильных групп фосфорной кислоты. В результате этого достигается равенство положительных и отрицательных зарядов в изоэлектрической точке казеина (рН 4,6 – 4,7).

При кислотной коагуляции помимо снижения отрицательного заряда казеина нарушается структура казеинаткальцийфосфатного комплекса (отщепляется фосфат кальция и структурообразующий кальций). Так как кальций и фосфат кальция являются важными

19

структурными элементами комплекса, то их переход в раствор дополнительно дестабилизирует казеиновые мицеллы.

При выработке творога кислотно-сычужным способом на казеин совместно действуют молочная кислота и внесенный сычужный фермент. Под действием сычужного фермента казеин превращается в параказеин, имеющий изоэлектическую точку в менее кислой среде (pН 5-5,2).

В изоэлектрической точке казеиновые или параказеиновые частицы при столкновении агрегируют, образуя цепочки или нити, а затем пространственную сетку, в ячейки или петли которой захватывается дисперсионная среда с жировыми шариками и другими составными частями молока. Происходит гелеобразование. При производстве кисломолочных продуктов и сыра процесс гелеобразования можно условно разделить на четыре стадии: стадия скрытой коагуляции (индукционный период), стадия массовой коагуляции, стадия структурообразования (уплотнения сгустка) и стадия синтерезиса (уплотнения, стягивание сгустка с укорачиванием нитей казеина и вытеснением заключенной между ними жидкости).

Влияние состава молока, бактериальных заквасок и других факторов на брожение лактозы и коагуляцию казеина. Качество кисломолочных продуктов, главные образом их консистенция, зависит от состава и свойства молока, вида и активности бактериальных заквасок, режимов пастеризации, гомогенизации, сквашивания, созревания и других факторов.

Состав и свойства исходного сырья обуславливают скорость свертывания белков молока и прочность полученных сгустков. От них зависит также развитие микроорганизмов бактериальных заквасок, сбраживающих молочный сахар.

Состав и свойства молока изменяются в течение года, стадии лактации, при заболеваниях животных и т.д. Из практики работы молочных заводов известно, что осенью и особенно весной наблюдается медленное сквашивание молока. Это может быть вызвано снижением его биологической ценности. Например весной

20