УДК 637.1
Изучение
процесса коагуляции и изменение белков в процессе созревания верблюжьего молока
Диханбаева Ф.Т., Есиркеп Г., Кекебаева А., Сейтбекова А
Алматинский технологический университет, Казахстан
Важным этапом производства сыров, творога и
некоторых молочных продуктов является коагуляция молока. Изучению этого
процесса посвящено много научных работ, но, несмотря на несомненные успехи в исследовании сущности процесса, лежащих в
основе коагуляции, в настоящее время не существует достаточно полной общепринятой
физико-химической модели, адекватно описывающей этот процесс. Целью данной
работы является изучение процесса коагуляции верблюжьего молока для
производства рассольных сыров.
Применение для производства молочных продуктов
молока других сельскохозяйственных животных, имеющих отличный от коровьего
молока химический состав и свойства, может оказать определенное влияние на
процесс коагуляции (гелеобразования) или свёртывания, что необходимо учитывать
при разработке технологии продуктов на основе совместного использования верблюжьего, козьего молока. Химический состав молока
других сельскохозяйственных животных имеет значительные отличия, что связано с
видовыми особенностями, условиями обитания и кормления и другими факторами.
Вследствие вышеизложенного поставлена задача
необходимо изучить процесс свертывания нормализованной смеси, состоящей из верблюжьего, коровьего и козьего молока,
а также их смеси и определить характер
влияния основных факторов, являющихся традиционными при производстве концентрированных
белковых продуктах: сыров рассольных, творога и др.
В процессе созревания
сыра вследствие биохимических реакций выделяются газы, такие как углекислый
газ, водород, аммиак и др. Частично они выделяются наружу, частично
задерживаются в сырной массе, образуя глазки.
При дезаминировании
аминокислот образуется аммиак. Часть его соединяется с кислотами, часть
накапливается в свободном состоянии и улетучивается, о чем свидетельствует
запах аммиака в сырохранилищах. Водород выделяется в процессе маслянокислого
брожения молочной кислоты, а также в результате деятельности бактерий группы
кишечных палочек. Он плохо растворяется в сырной массе, легко диффундирует
через неплотные участки, поэтому не задерживается в сыре. Однако при энергичном
маслянокислом брожении образуется большое количество водорода, что может
привести к получению неправильного рисунка и вспучиванию сыра.
Углекислый газ по
сравнению с другими газами выделяется в значительно больших количествах
(содержание диоксида углерода составляет 60-90% количества всех газов). Он
образуется при сбраживании молочного сахара и солей молочной кислоты (лактатов)
ароматобразующими молочнокислыми, пропионовокислыми, маслянокислыми бактериями,
бактериями группы кишечных палочек, а также при декарбоксилировании аминокислот
и жирных кислот. Углекислый газ сравнительно хорошо растворяется в сырной
массе, однако его образуется настолько много, что он создает пересыщенный
раствор и при благоприятных условиях начинает выделяться. Углекислый газ
скапливается в микропустотах сырной массы, постепенно расширяет их, превращая в
глазки. При быстром выделении углекислого газа таких центров скопления газа
будет много, и тогда глазки образуются мелкие и в большом количестве
(голландский, костромской сыры). При медленном выделении углекислого газа в
сырах, например, в советском и швейцарском сырах, глазки могут быть крупными,
но в малом количестве.
Созревание сыра - сложный ферментативный
процесс, в результате которого продукт
превращается в усвояемую форму с определенными свойствами. Протекание
микробиологических, физико-химических процессов носит взаимообусловленный
характер. В силу этого описание кинетики процесса созревания сыра в целом, т.е.
формирование его консистенции, образования из компонентов молока специфических вкусовых
и ароматических соединений, представляет существенные трудности[1,2].
Степень
зрелости сыров выражают в градусах Шиловича или отношением содержания
растворимого азота к содержанию общего азота в процентах.
В процессе протеолиза непосредственное участие
принимают молокосвертывающий фермент, а также ферменты микрофлоры заквасок. Первый расщепляет
казеины до крупных, средних и мелких пептидов, вторые до низкомолекулярных
пептидов и свободных аминокислот.
Большую
часть свободных аминокислот микрофлора образует из продуктов протеолиза казеина
молокосвертывающим ферментом, что позволяет упрощенно рассматривать действие
последнего в качестве лимитирующего процесса, задающего темп всего процесса
созревания. Рассматривая процесс созревания сыра как ферментативную реакцию,
считаем, что на первой стадии параказеин (S) взаимодействует с ферментом (E), образуя ферментно-кальциевый комплекс (SE), распадающийся в ходе второй стадии на
водорастворимые вещества (P) и свободный
фермент, вновь вступающий во взаимодействие с параказеином [2].
Е= S SE
E+ P (1)
При решении уравнения (1) учитываем, что
суммарная концентрация водорастворимых
и нерастворимых азотистых
веществ при созревании должна оставаться постоянной и равной начальной
концентрации водонерастворимых
азотистых веществ - s0[3].
При образовании ферментно-белкового комплекса
одна молекула параказеина соединяется с одной молекулой фермента и, следовательно,
количество связанного фермента равно количеству комплекса:
(2)
где 
- концентрация параказеина на момент времени 
(пропорциональная
содержанию водонерастворимых веществ в сыре);
е0 - концентрация фермента
в начале созревания сыра.
В начале процесса созревания уменьшение
количества параказеина невелико
(3)
тогда 
(4)
где 
(5)
Таким образом, на начальном этапе созревания
протеолиз описывается линейной зависимостью возрастания количества
водорастворимых веществ (и соответственно уменьшения количества нерастворимых
азотсодержащих веществ) от времени созревания.
Расщепление
белков начинается с момента внесения сычужного фермента. Параказеин под
действием фермента, экто- и эндоферментов, выделяемых бактериями, подвергается
протеолитическому распаду. Первичными продуктами распада параказеина являются
альбумозы, пептоны, которые распадаются до аминокислот и аммиака.
Нами
исследованы процессы распада белков в созревающем сыре. Было определено
содержание продуктов распада белков в свежем сыре, на 5-е, 10-е и 15-е сутки
созревания. Результаты исследований представлены в таблице 1.
Из таблицы видно, что в
свежем сыре количество общего растворимого азота составляет 13,38 %, в
контрольном - 12,56 %,
в брынзе по данным А.И.Чеботарева количество растворимого азота 13, 8%. В
мягких сырах количество растворимого азота намного
больше, чем в твердых, но в рассольных сырах – меньше. Из данных таблицы
следует, что в опытном образце содержание белкового и небелкового, а также
аминного азота выше, чем в контрольном.
Таблица 1 – Содержание
отдельных фракций азотистых соединений в сырах
|
Сыр |
Общий азот, % к массе |
Содержание, % от общего азота |
|||||
|
Нерастворимого
|
Растворимого
азота |
||||||
|
Всего |
в том
числе |
||||||
|
небелкового |
белкового |
пептидного |
амин-ного |
||||
|
Контроль |
2,68 |
87,44 |
12,56 |
8,86 |
6,80 |
3,39 |
2,36 |
|
Опыт (свежий) |
3,56 |
86,62 |
13,38 |
9,06 |
7,29 |
3,61 |
2,47 |
|
Контроль |
2,68 |
84,97 |
15,03 |
9,23 |
8,19 |
4,06 |
2,78 |
|
Опыт (5 сутки) |
3,56 |
82,77 |
17,23 |
9,52 |
9,39 |
4,56 |
3,18 |
|
Контроль |
2,68 |
80,74 |
19,26 |
9,96 |
10,50 |
4,26 |
3,54 |
|
Опыт (10 сутки) |
3,56 |
78,24 |
21,76 |
10,82 |
11,86 |
5,88 |
4,02 |
|
Контроль |
2,68 |
76,44 |
23,56 |
10,58 |
12,80 |
4,51 |
4,40 |
|
Опыт (15 сутки) |
3,56 |
73,81 |
26,19 |
11,90 |
14,29 |
7,14 |
4,46 |
Результаты
экспериментов показывают, что в процессе созревания количество растворимого
белка увеличивается как в опытных сырах, так и в контрольном сыре.
Таким образом, основным показателем
характеризующим зрелость сырной массы, а следовательно и её биологическую
ценность является количество продуктов протеолиза белков –азотистых соединений,
т.е. при расщеплении белков происходит накопление значительного содержания
разнообразных азотистых соединений.
Литература
1. Диханбаева Ф.Т. Научно-практические основы
технологии молока на основе верблюжьего молока : дисс. … докт. техн.
наук. Алматы.:, 2010.- С. 338.
2.
Гаврилова Н.Б., Пасько О.В.,Каня И.П., Иванов С.С.,Шадрин М.А. Научные и
практические аспекты технологии производства молочно-растительных продуктов. –
Омск: Изд-во ОмГАУ, 2006. – С. 336.
3.
Лисин П.А. Биотермодинамика поверхностного слоя молока и молочных продуктов:
монография. – Омск: Изд-во ОмГАУ, 2008. – С.
148.