Биохимия молока и мяса. Учебно-методическое пособие

Тема 7: Биохимические и физико-химические процессы при производстве и хранении масла

План

1.Производство масла методом сбивания сливок

2.Пастеризация, охлаждение и сквашивание сливок

3.Структура масла

4.Изменение масла в процессе хранения

Сливочное масло – пищевой продукт, обладающий высокими вкусовыми показателями и усвояемостью. Пищевая ценность масла обусловлена не только большим содержанием молочного жира, но и наличием переходящих в него из сливок белков, фосфолипидов, жиро- и водорастворимых витаминов (А, Д, Е, В2 и др), каратина, лактозы, минеральных веществ.

Химический состав сладкосливочного (несоленого) масла разнообразен по содержанию питательных веществ, витамина, жира, минеральных веществ и т.д.

Масло вырабатывают методом сбивания сливок (в маслоизготовителях непрерывного и периодического действия) и методом преобразования высокожирных сливок (сущность способа заключается в концентрации молочного жира путем сепарирования и преобразования высокожирных сливок в масло при их термохимической обработке, в высокожирных сливках, полученных путем вторичного сепарирования пастеризованных сливок, содержится 62-82,5% жира. Производство масла сводится к изменению агрегатного состояния жировых шариков сливок с последующим освобождением и концентрированием жировой фазы при одновременном формировании структуры продукта.

Производство масла методом сбивания сливок. Основные физико-химические изменения жировой фазы сливок происходят в период их физического созревания и в процессе сбивания. В процессе физического созревания сливок жир отвердевает и жировая эмульсия (дисперсия) частично дестабилизируется. При низких

41

температурах изменяются свойства защитных оболочек жировых шариков – ослабляется их связь с молочным жиром, уменьшается толщина, снижается эластичность и прочность.

При кристаллизации глицеридов, особенно высокоплавких, может нарушаться целостность оболочек некоторых жировых шариков. На них образуются трещины, через которые выдавливается жидкая часть жира и уходят гидрофильные компоненты наружного слоя оболочки (белки, фосфолипиды). После частичной или полной гидрофобизации поверхности жировых шариков образуются их агрегаты, скопления и колки.

Если жир находится в жидком состоянии, то возможно слияние жировых шариков, в результате которого образуются шарики более крупных размеров. Таким образом, наступает частичная дестабилизация жировой эмульсии. Такая эмульсия еще достаточно устойчива, хотя оболочки, поврежденные при технологической обработке, обладают слабыми защитными свойствами и в дальнейшем легко разрушаются.

Врезультате механической обработки сливок при их сбивании

вмаслоизготовителе жировая дисперсия полностью разрушается. Жировые шарики окончательно лишаются оболочек, объединяются сначала в мелкие, а затем в более крупные комочки, т.е. образуют масляные зерна, которые подвергают дальнейшей обработке для получения однородного пласта масла с равномерно распределенными каплями влаги.

Следовательно, во время физического созревания и сбивания сливок изменяется структура жировой дисперсии, создается структура масла. Консистенция масла зависит от степени отвердевания жира и определяется химическим составом молочного жира режимом пастеризации, физического созревания и сбивания сливок.

Пастеризация, охлаждение и сквашивание сливок. Сливки пастеризуют для повышения стойкости масла при хранении и придания продукту специфического вкуса и запаха. Изменение

42

состава и свойства сливок при тепловой обработке аналогичны изменениям, происходящим в молоке.

Вследствие большого содержания жира, обладающего низкой теплопроводностью, сливки необходимо пастеризовать при более высокой температуре, чем молоко. Повышенная температура также необходима для полного разрушения ферментов (липазы, протеазы

происхождения инактивируется лишь при температуре выше 850С. Специфические вкус и аромат масла обусловливают

многочисленные летучие соединения, образующиеся из составных частей сливок при нагревании. К ним относятся разнообразные лактоны, серосодержащие соединения, летучие жирные кислоты, метилкетоны и др. важным компонентом вкуса и аромата сладкосливочного масла особенно вологодского, сульфгидрильные группы, сероводород и другие серодержащие соединения.

Большое значение для выбора режимов тепловой обработки имеют качество сливок и время выработки масла. Сливки высшего качества и полученные в летнее время, когда в жире повышено содержание легкоплавких глицеридов, следует пастеризовать при температуре 85-900С. Более высокие температуры пастеризации могут привести к излишней дестабилизации жировой эмульсии и увеличению в сливках и содержанию вытопленного жира. Последний переходит в масло и вызывает в нем пороки консистенции (мучнистость, крошливость, слоистость, снижение термоустойчивости) и вкуса (привкус растопленного жира и др.).

В случае переработки сливок второго сорта, а также сливок, полученных зимой, когда жир содержит много высокоплавких глицеридов рекомендуется температуру пастеризации повысит до 92-960С. Однако повышать температуру пастеризации можно только при использовании сливок, белки которых обладают хорошей термоустойчивостью.

Охлаждение сливок. После пастеризации (и вторичного сепарирования) весь молочный жир сливок находится в

43

расплавленном состоянии. Чтобы подготовить жир к получению масла, сливки необходимо охладить до температуры ниже точки отвердевания молочного жира. На степень отвердевания жира влияют температура и продолжительность охлаждения, жирокислотный состав триглицеридов и другие факторы. Перемешивание ускоряет отвердевание и кристаллизацию жира, т.е. позволяет сократить сроки низкотемпературной подготовки.

Процесс отвердевания происходит неравномерно, так как молочный жир представляет собой смесь триглицеридов с различной температурой застывания (отвердевания). При выработке масла способом сбивания для отвердевания оптимального (32-35%) количества жира сливки выдерживают в течение определенного времени при температуре ниже точки отвердевания жира. Такую выдержку называют физическим созреванием.

Сквашивание сливок. При выработке кислосливочного масла сливки заквашивают чистыми культурами молочнокислых бактерий. Молочнокислый бактерии сбраживают молочный сахар с образованием молочной кислоты и ароматических веществ (диацетила, летучих, жирных кислот и др.). один из главных компонентов запаха кисломолочного масла – диацетил, содержание которого составляет 0,1-0,5 мг%. Сквашивание сливок не только придает маслу специфические кисломолочные вкус и запах но и, вследствие понижения рН плазмы, повышает стойкость продукта при хранении.

При выборе степени сквашивания сливок следует учитывать время года, качество сырья, вид вырабатываемого масла и условия его хранения. Например излишнее повышение кислотности плазмы сливок способствует развитие в соленом масле пороков вкуса (рыбный, олеистый и др.).

Структура масла. В создании структуры масла основная роль принадлежит жировой фазе, несколько меньшее значение имеют его водная и воздушная фазы. Структура масла, полученного методом преобразования высокожирных сливок, близка к структуре масла, выработанного методом сбивания сливок. Под микроскопом масло

44

выглядит следующим образом: в непрерывной фазе жидкого жира распределены кристаллический жир, капли плазмы, пузырьки воздуха и жировые шарики с частично или полностью сохранившимися оболочками.

Различие структур масла, полученного различными методами, заключается в следующем. При получении масла сбиванием сливок в маслоизготовителях непре6рывного и периодического действия кристаллизация жира практически завершается в процессе выработки масла. Оно содержит мелкие (размером менее 1 мкм), равномерно распределенные кристаллы жира, сформировавшиеся внутри неразрушенных жировых шариков. Масло, выработанное преобразованием высокожирных сливок, имеет, в основном, крупные (размером более 1 мкм) кристаллы жира, которые образовались в маслообразователе и монолите масла при его охлаждении. Могут встречаться и мелкие кристаллы жира, неравномерно распределенные в структуре масла.

Масло, выработанное методом преобразования высокожирных сливок, характеризуется более тонким распределением плазмы. В нем содержится, в основном, капли диаметром от 1 до 5 мкм. В масле, полученном сбиванием сливок в маслоизготовителе периодического действия, плазма распределена менее равномерно. В нем преобладают капли среднего размера, а в масле, выработанном в маслоизготовителе непрерывного действия – более крупные (диаметром 10-15 мкм).

Изменение масла в процессе хранения. При хранении сливочного масла, особенно в неблагоприятных условиях, молочный жир изменяется, образуется ряд химических соединений, обладающим часто неприятным вкусом и запахом. Изменение химического состава жира, а также разрушение каротина и витаминов обуславливают ухудшение органолептических показателей, снижение пищевой и биологической ценности масла. Изменение вкуса и запаха жира иногда приводят к тому, что продукт становится непригодным к употреблению. Это явление называют пищевой порчей жира.

45

Порча жира может протекать как под влиянием ферментов (выделяемых главным образом микроорганизмами), так и под действием кислорода воздуха. Действие этих факторов ускоряют повышенные влажность и температура, свет, соли металлов (меди, железа, свинца, цинка). Различают гидролитическую и окислительную порчу жира. Вид порчи зависит от состава жира и условий его хранения.

46

Тема 8: Физические, физико-химические и структурномеханические свойства мяса и мясных продуктов

План

1.Физические свойства мяса

2.Теплофизические свойства мяса

3.Функционально-технологические свойства мяса

4.Структурно-механические свойства мяса

Характеристика продукта складывается из комплекса физических свойств. Отдельные свойства, например электропроводность, не отражает поведения материала даже в простейшем процессе электроконтактного нагрева. Поэтому для эффективного решения технологических задач необходимо знание динамики изменения структурно-механических, биохимических и других свойства продукта.

Всестороннее изучение свойства сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, т.е. одновременное исследование структурномеханических, физико-химических, электрофизических, биохимических, микробиологических, гистологических и других характеристик, необходимо при обязательной оценке пищевой ценности.

Физические свойства мясопродуктов лежат в основе разработки моделей взаимодействия энергетического поля с продуктом, создания безотходных технологий, высокопроизводительного оборудования, гибких автоматизированных производств, а также систем автоматического проектирования.

Физические свойства мяса. Мясо и мясопродукты в связи со сложностью микроструктуры имеют большую оптическую плотность. Оптические характеристики могут быть спектральными и интегральными. В первом случае они характеризуют явления, происходящие при определенной длине волны излучения, во второй

– для длин волн.

47

Оптические свойства мяса играют весьма важную роль в оценке цветности. Объективно измерение цвета мяса служит для оценки его пригодности как сырья для переработки; качества готового продукта; правильности хода технологических процессов; дополнения или контроля правильности органолептических оценок.

В технологических исследованиях объективное измерение цвета чаще всего применяют в качестве второй по важности (после измерения активной кислотности) качественной проверки испытуемого образца. В исследованиях процессов, связанных с сохранением окраски (например, посол мяса), оно выдвигается на первое место.

Мясо имеет специфический цвет благодаря пигменту миоглобину. Все нормальные мышцы содержат миоглобин, но в разном количестве. Большая реактивность миоглобина проявляется в посмертный период животного, вследствие чего он может давать производные различного цвета.

Кроме миоглобина и его производных на цвет мяса влияет ряд других факторов, таких, как системы ахроматические и слабо поглощающие световые лучи (внутритканевый жир, соединительная ткань); кислотность, изменяющаяся в период посмертного окоченения; поверхностная дегидратация и т.п.

Теплофизические свойства мяса. Теплофизические свойства различных тел зависят от их химического состава, микроструктуры, пористости, влажности, предварительной термообработки, температуры т.д. Измерения тепловых параметров различных веществ проводят при относительно небольших перепадах температур, что приближает их середине значения к истинным. Поэтому нестационарные методы предпочтительны для исследования тепловых параметров влажных материалов.

Методы исследования тепловых свойств при установившихся и неустановившихся тепловых режимах позволяет на основании одного опыта найти какой-либо один тепловой параметр. Если необходимо иметь данные по ряду физических свойств, то такой

48

комплекс физических параметров может быть получен путем комбинации двух или нескольких приборов.

Это связано с использованием нескольких образцов из исследуемого материала и трудностями сохранения идентичности свойств при их изготовлении, с увеличением погрешности, а также затрат времени на проведение измерений. Поэтому в настоящее время стараются одновременно получить данные нескольких тепловых свойств из одного опыта, на одной установке и одном образце. Такие методы получили названия комплексные, дающие наиболее полное представление о тепловых свойствах и поведении исследуемого вещества, кроме того, они позволяют сократить время на проведение экспериментов. Они могут базироваться на теориях начальной и основной стадии процессов нестационарной теплопроводности, протекающих в условиях установившихся тепловых режимов.

Функционально-технологические свойства мяса. Мясное сырье многокомпонентно, вариабельно по составу и свойствам, что значительно сказывается на качестве готовой продукции. В связи с этим особенно важное значение приобретает информация о функционально-технологических свойствах различных видов основного сырья и его компонентах, влиянии вспомогательных материалов и внешних факторов на характер их изменения.

Под функционально-технологичесими свойствами мясного сырья понимают совокупность показателей, характеризующих уровне эмульгирующей, водосвязывающей, жироводопоглащающей и гелеобразующей способностей, структурномеханические свойства (липкость, вязкость, пластичность и т.д.), сенсорные характеристики (цвет, вкус, запах), величину выхода и потерь при термообработке различных видов сырья и мясных систем. Перечисленные показатели имеют приоритетное значение при определении степени приемлемости мяса для производства пищевых продуктов.

Под функциональными свойствами изолированных белков принято понимать широкий комплекс физико-химических

49

характеристик, определяющих желаемую структуру, технологические и потребительские свойства готовых продуктов.

Физическая структура и свойства не подвергнутого термической обработке мясного фарша близки к классическим эмульсиям. В классическом определении под эмульсией понимают дисперсные системы с жидкой дисперсной средой и жидкой дисперсной фазой, диспергированные в комодном состоянии. Жирнеполярное вещество и плохо (на 0,5%) растворимо в воде. Однако при определенных условиях (наличие эмульгаторов и стабилизаторов, высокие температуры, ультразвуковые и импульсные воздействия) в системах жир - вода могут образовываются водно-жировые эмульсии прямого (жир в воде) и обратного (вода в жире).

Мясной фарш - сложная гетерогенная система, функциональные свойства которой зависят от соотношения тканей, содержания в них специфических белков, жиров, воды и морфологических компонентов.

Количественное содержание наиболее важного функционального белка – миозина в мышечной ткани составляет 5460%. Его молекулы имеют выраженную ферментативную активность, легко взаимодействует между собой и актином, обладают высокой водосвязывающей, гелеобразующей и эмульгирующей способностями.

Структурно-механические свойства мяса. Структурномеханические (реологические) свойства характеризуют поведение мяса и мясопродуктов в условиях напряженного состояния, основными показателями которого при приложении силы являются напряжение, величина и скорость деформации. В зависимости от характера приложения усилий свойства делятся на сдвиговые (касательные напряжения) компрессионные (нормальные напряжения растяжения – сжатия) и поверхностные на границе раздела с другим материалом (нормальные и касательные). В реальных условиях имеет место сочетание всех свойств, в то же

50