Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований 6
1.1. Характеристика крупного рогатого скота разводимого в регионе 6
1.2. Факторы, влияющие на состав и свойства молока как сырья для сыроделия 8
1.3. Особенности технологии мягких сыров 19
1.4. Роль заквасок в формировании мягких сыров 25
1.5. Заключение по литературному обзору и задачи исследований 36
Глава 2. Организация проведения экспериментов материалы и методы исследований 38
2.1. Постановка эксперимента и материалы исследований 38
2.2. Химические и биохимические методы исследований 38
2.3. Микробиологические методы исследований 42
2.4. Реологические методы исследований 42
2.5. Математическая обработка результатов 43
Глава 3. Исследование химического состава и свойств молока коров симментальской и холмогорской пород как сырья для сыроделия 46
3.1. Изучение химического состава молока коров симментальской и холмогорской пород 46
3.2. Исследование сыропригодности молока коров симментальской и холмогорской пород 49
3.3. Исследование влияния процесса созревания молока на качество сгустков 54
Глава 4. Влияние заквасочных культур на формирование качества мягких сыров 61
4.1. Влияние вида заквасочных культур на структурно-механические свойства сгустка 62
4.2. Исследование динамики выделения сыворотки из сырной массы при самопрессовании 65
4.3. Исследование процесса посолки сыров 68
4.4. Исследование микробиологических и биохимических процессов при производстве мягких сыров 71
4.5. Исследование атакуемости белков мягких обогащенных сыров, пищеварительными протеиназами 81
4.6. Исследование сроков хранения мягких сыров.. 84
Глава 5. Разработка технологии мягкого сыра с использованием термофильного стрептококка и бифидобактерий 92
Выводы 97
Библиография 98
Приложения 112
- Факторы, влияющие на состав и свойства молока как сырья для сыроделия
- Химические и биохимические методы исследований
- Исследование сыропригодности молока коров симментальской и холмогорской пород
- Исследование динамики выделения сыворотки из сырной массы при самопрессовании
Введение к работе
Белковые молочные продукты, занимают особое место в рационе питания. Поскольку являются источником животного белка в легкоусвояемой форме, жиров, минеральных веществ и витаминов. Особенно полезными среди них являются мягкие сыры. Обладая высокой биологической ценностью, они не требуют больших затрат и сырья при производстве.
Регион Якутии как никакой другой характеризуется низким уровнем сыроделия. Рынок молочной продукции, и, в том числе, сыров представлен производителями других регионов. Анализ литературных сведений показал, что в регионе отсутствуют разработки белковой продукции из местного сырья. В связи, с чем актуальной является разработка технологии мягких сыров, в том числе из сырья, полученного от крупного рогатого скота местной породы, характеризующегося рядом особенностей.
Исследование сыропригодности молока коров симментальской и холмогорской пород позволило определить масштабы его использования, а также выявить эффективность его использования в сыроделии.
Теоретические и практические основы производства мягких сыров были заложены в работах В.М. Богданова, З.Х. Диланяна, С.А. Королева, И.И. Кли-мовского, П.Ф. Крашенинина, A.M. Макарьина, Л.А.Остроумова, Р.И. Романау-скаса, A.M. Шалыгиной, и других исследователей.
Перспективным направлением по улучшению качественных показателей и биологической ценности мягких сыров является использование различных бактериальных микроорганизмов, которые значительно влияют на пробиоти-ческие свойства продукта. Молочнокислые бактерии, наряду с улучшением
вкусовых и технологических качеств сыра, создают неблагоприятные условия для развития посторонних микроорганизмов.
Использование при производстве мягких кислотно-сычужных сыров активизированных культур бифидобактерий, имеет большое значение в производстве молочных продуктов нового поколения и является актуальным, особенно для Якутии, поскольку резко континентальный климат в регионе, ухудшение экологической ситуации и ряд других факторов создают условия для развития дизбактериозов, гиповитаминозов и других нарушений обмена веществ у местного населения.
Факторы, влияющие на состав и свойства молока как сырья для сыроделия
Химический состав, физико-химические и органолептические свойства молока зависят от стадии лактации, породы, возраста, состояния здоровья животных, режимов кормления, условий содержания и других зоотехнических факторов. Эти факторы значительно влияют и на технологические свойства молока: состав и размер жировых шариков, мицелл казеина, термостабильность, скорость сычужного свертывания и пр. [3, 52].
Выход и качество молочных продуктов (сыра, масла и др.), определяются составом молока, структурой и свойствами его компонентов, находятся в большой зависимости от зоотехнических факторов [9,5,11].
В некоторых случаях изменения состава и свойств сырого молока под влиянием физиологического состояния животных, кормления и других факторов настолько значительны, что оно становится непригодным к переработке на молочные продукты [82, 111]. Одним из наиболее важных факторов, влияющих на состав и свойства молока, по мнению ряда авторов [11], является породная принадлежность животного. Порода коров, сложившаяся под влиянием кормления, климатических условий, ухода, содержания, подбора и отбора, закрепившая типичные для нее признаки, характеризуется некоторым постоянством состава и свойств молока.
Так, по данным Л.А. Дубовцевой, З.А. Рычковой, В.И. Ерофеева, наибольшее количество сухих веществ и жира содержится в молоке коров красной горбатовской 13,51 и 4,34 % соответственно, бурой латвийской 13,2 и 4,2 % и ярославской пород 13,2 и 4,04 %, а наименьшее - в молоке черно-пестрых коров 12,18 и 3,42% [46, 52].
Н.В. Барабанщиков установил, что содержание белка в молоке коров различных пород колеблется от 3,1 до 4,23 %. Высокой белковомолочностью отличаются коровы красной горбатовской и ярославской пород 3,77 и 3,51 %, низкой - черно-пестрой и холмогорской 3,25 и 3,28 % соответственно [9].
Заметно отличается молоко коров разных пород и по соотношению жира и белка - показателю, имеющему большое значение при выработке белковых продуктов. Так, по данным Г.Н. Гавриленко, Buchberger J и др., в молоке коров, характеризующихся высоким жиро-содержанием, на 100 г. жира приходится, как правило, меньше белка по сравнению с менее жирным молоком [32].
Помимо различий в количественном содержании белка рядом авторов [30, 101] выявлено неодинаковое соотношение в нем основных фракций: казеина и сывороточных белков. Значительному содержанию белка в молоке коров айширской породы сопутствует и высокая концентрация казеина - 2,71 %; голландская порода по этому показателю занимает последнее место (2,35 %), среди изученных пород [89, 93].
Н.И. Стрекозов, Н.В. Сивкин, Б.С. Иолчиев, Р.А. Хаяртдинов [101,107] установили различие фракционного состава казеина в молоке коров различных пород. Разница по фракции а-казеина составила 13,8 %, Р-казеина-14 %, у - казеина 9,4 %. Высоким содержанием (3 - казеина, имеющего непосредст венное значение для выхода сыра, сычужной свертываемости, качества сгустка, отличается молоко коров симментальской породы (55,58 %), низким - бестужевской (52,82 %), у - казеина, не свертывающегося под действием сычужного фермента и остающегося в сыворотке, много в молоке черно-пестрых коров — 11,89%.
А.Ф. Мохамед [69] отмечает, что содержание иммуноглобулинов в молоке коров черно-пестрой породы на 38,2 % выше по сравнению с симментальской. В молоке коров этой породы, по сравнению с симменталамн выше содержание сывороточного альбумина — на 48 % в среднем и а-лактоальбумина на 1,7%.
Породная принадлежность животных отражается также и на кислотности молока (разница между породами по этому показателю составляет 4,2 Т), дисперсности мицелл казеина, размерах и количестве жировых шариков, содержании минеральных веществ [41, 114].
Средний диаметр мицелл казеина 679А, с колебаниями от 630А (черно — пестрая порода) до 7 84А (сычевская). Молоко коров симментальской, костромской, швицкой пород имеет крупные частицы казеина (при незначительном содержании у - казеина) и быстрее свертывается сычужным ферментом, чем молоко коров черно-пестрой и красной степной пород [126, 57].
Жировых шариков больше в молоке коров симментальской (2,7 млрд/мл), красной степной (2,6 млрд/мл) пород, а меньше в молоке коров черно-пестрой (2 млрд/мл) и лебединской (2,1 млрд/ мл) пород. Крупнее шарики в молоке красной горбатовской (2,63 мкм.) и ярославской (2,49 мкм) пород. Мелкие жировые шарики молока коров красной степной (2,4 мкм) и черно-пестрой (2,3 мкм) пород затрудняют выработку из него сладкосливочного масла [3,69].
Химические и биохимические методы исследований
Определение массовой доли белка осуществляли методом Къельдаля; Содержание сывороточных белков - расчетным методом по формуле: Сывороточные белки = общий белок — казеин; Содержание лактозы,% - рефрактометрическим методом; Содержание минеральных веществ, % - озолением, в т.ч.: -фосфор, мг/% - по реакции Дениже с колориметрированием; -кальций, мг%- путем осаждения щавелевокислым аммонием и дальнейшим титрованием марганцево-кислым калием; Плотность молока,0 А - ареометрическим методом (ГОСТ 3625-84): Титруемая кислотность: по ГОСТ 3624-92 титрованием ОДн раствором едкого натра с фенолфталеином и выражением в градусах Тернера. Величину активной кислотности - потенциометрическим методом на приборе рН-222.2. Содержание массовой доли жира определяли кислотным методом Гербе-ра по ГОСТ 5867-90. Массовую долю поваренной соли в сыре определяли по ГОСТ 3627-81. Содержание соли в сыре рассчитывали по уравнению: где S - выражается в граммах соли на 100 г воды сыра; С - концентрация рассола, %; А- площадь поверхности сыра, см2; V - объем сыра, см2; t - продолжительность посол ки в рассол е,ч; тс = 3,14; Д - коэффициент диффузии соли, характерный для данной сыр-ной массы, см /ч (0,20 см /ч). Содержание сухих веществ и влаги определяли по ГОСТ 17681-82-77. Содержание водорастворимого белка определяли спектрофотометриче-ским методом, основанным на светопропускной способности сырной вытяжки, полученной осаждением трихлоруксусной кислотой, при длине волны 260-280 нм.
Содержание белка определяли по формуле: Атакуемость белков мягких сыров. Ферментативный гидролиз белков продуктов проводили в 0,1М глициновом буфере рН 1,5 при гидролизе пепсином и в 0,1М фосфатном буфере рН 8,0 при гидролизе трипсином при 37С и фермент-субстратных отношениях 1:250, при концентрации бел ка-субстрата и фермента соответственно 5 и 0,02 мг в 1мл инкубационной смеси. За ходом протеолиза следили по увеличению оптической плотности проб гидролизата, отбираемых через 5, 10, 20 и 30 мин с начала реакции, после осаждения в них белка 10% раствором трихлоруксусной кислоты, содержащей 28% мочевины. Мочевину добавляли в осадитель для снижения адсорбции крупных пептидов на белковых сгустках [125]. Оптическая плотность гидролизатов измеряли на спектрофотометре при 280 нм. В опытах с пепсином протеолиз проводили при перемешивании. Количественное определение летучих жирных кислот проводили по дис-тилляционному числу [122]. Определение содержание белка. Общий белок определяли методом Кьельдаля по ГОСТ 23327-78. Метод основан на сжигании органических компонентов пробы сыра в колбе Кьельдаля с серной кислотой. По количеству освобождающегося при этом азота в виде аммиака, определяемого титрованием, вычисляли содержание азотистых веществ. Казеин осаждали, добавляя уксусную кислоту и ацетат Na, отфильтровали и определяли массовую долю азота в фильтрате. Количество клеток бифидобактерий в продукте определяли методом предельных разведений на среде ГМС или ГМК-1 по ТУ 10-02-02-789-192-95. Содержимое одного пакета сухой среды (50г) вносят в 1000 см дистиллированной воды, нагревают, до полного растворения при наличии осадка фильтруют, устанавливают рН (7,1+0,2). Среду разливают в пробирки с высоким столбиком от (10,0+0,5) см3 или (20,0+0,5). Затем стерилизуют при 121С в течение (15+2) мин. Готовая среда перед использованием регенерируется на водяной бане путем кипячения в течение 20 мин. Готовили ряд последовательных разведений навески исследуемого сыра на стерильном физиологическом растворе, начиная с 1-го до 10-го разведения. Из приготовленных 6,7,8,9,10 разведений делали посевы по 1 мл на среду ГМК. Посевы культивировали при температуре 30С в течение 48-72 часов, затем подсчитывали число колоний бифидобакте-рий в контроле и в опыте. Бродильный титр бактерий группы кишечных палочек определяли по ГОСТ 9225-84.
Исследование сыропригодности молока коров симментальской и холмогорской пород
Первоначальный гидролиз белков в сыре происходит под действием мо-локосвертывающего фермента. Молокосвертывающий фермент обладает двумя стадиями действия - ферментативной и коагуляционной. Стадия ферментативного действия проявляется в переводе казеина в параказеин. Скорость этого процесса может меняться в зависимости от температуры молока.
Ферменты готовят за (30-60) минут до использования на кипяченой воде или пастеризованной сыворотке, охлажденных до (30-35)С в виде 1%-ного раствора из расчета 2,5 г на 100 кг молока. Фермент вносят на (1-1,5) г больше требуемого. Объясняется это тем, что температура свертывания молока — (30-32)С, так же как рН смеси, с которой приходится работать (6,4-6,5), значительно смещены от оптимальных, молоко может быть недостаточно созревшим, фермент в процессе хранения теряет активность, исходное молоко может быть обеднено кальцием и т.д. Количество вносимого фермента всегда одинаковое, меньшая доза увеличивает продолжительность свертывания молока, что ведет к нарастанию кислотности зерна.
Сыропригодность молока зависит также от содержания солей кальция. В молоке коров симментальской породы массовая доля кальция колеблется от 116 до 152 мг/%, а у холмогорской породы от 109 до 142 мг/%. Зимой кальция больше, летом меньше и весной наименьшее количество. По данным разных авторов, примерно 22 % кальция связано с казеином, (30-40) % находится в виде истинного раствора и остальной кальций в виде коллоидного раствора. Ые связанный кальций - это соли фосфатов — Са3 (РО4 )2, СаНРС 4 и цитраты -Са(С6Н307)2,Саэ(С6Н607).
Тепловая обработка молока ухудшает качество сгустка. Чем выше температура пастеризации и длительнее выдержка молока, тем менее прочный образуется сгусток. Наиболее чувствительно к тепловой обработке молоко весеннего периода (февраль-апрель). Наблюдения показывают, что и сам кальций молока в этот период неустойчив.
Сычужный фермент разрывает фосфоамидазные связи казеина, в результате отщепляется водород, а освобожденная связь может реагировать с двухвалентными и многовалентными ионами металлов. В молоке она реагирует с ионами кальция, причем предполагается, что один ион кальция реагирует с двумя частицами казеинфосфатного комплекса, как бы образуя кальциевый мостик.
Фосфат кальция при тепловой обработке частично выпадает в осадок вместе с сывороточными белками в виде молочного камня. Кроме того, считается, что фосфат кальция оседает на мицеллах казеина, минерализуя его и усиливая термоустойчивость последнего.
Потерянный в процессе тепловой обработки молока кальций и недостающий кальций в исходном молоке восстанавливается путем внесения хлористого кальция.
Таким образом, сыропригодность молока по сычужной свертываемости зависит от температуры свертывания, пастеризации, кислотности молока, нали чия кальция в ионной форме в самом молоке (сырье) и массы добавляемого фермента, вносимого в зависимости от соотношения жир/белок и активности.
В связи с этим исследовали процесс сычужного свертывания молока коров симментальской и холмогорской пород.
Сгустки получали из молока коров симментальской и холмогорской пород, прошедшего тепловую обработку при температуре 85±1С с выдержкой 15-20 сек. Затем молоко охлаждали до 30±1С и проводили его свертывание путем внесения закваски для мягких сыров (3%), молокосвертывающего фермента (из расчета 1-2 г на 100 кг), а также водного раствора хлористого кальция (из расчета 10-40 г на 100 кг).
Результаты исследования процессов образования и обработки сгустков представлены в таблице 3.2.1.
Результаты исследований показали, что продолжительность свертыва ния молока коров симментальской и холмогорской пород составила 31 и 38 ми нут, процесс сычужного свертывания при исследовании молока коров симментальской породы протекает более интенсивно.
Вид используемого сырья оказал значительное воздействие на плотность сгустка и его способность к синерезису. Плотность сгустков, полученных из молока коров симментальской и холмогорской пород, установленная модифи-цированным методом Богача, составляла 18,3 и 16,3 г/см . Разница плотностей сгустка, полученного из молока коров симментальской и холмогорской пород составляла примерно 2г/см .
Сгусток, полученный, из молока коров симментальской породы, имел более прочную консистенцию, и процесс синерезиса проходил лучше. Синере-тическая способность сгустков находилась в пределах (26,3-28,3) мл. Отмечено более быстрое обезвоживание сгустка из молока симментальской породы коров.
Данные проведенных исследований показали, что реологические свойства геля из молока коров симментальской породы отличаются несколько более высокой плотностью и синеретической способностью. Это, вероятно, связано с химическим составом молока. Поскольку наличие более высокого количества солей кальция и белка в молоке симментальской породы способствуют образованию более прочного сгустка, хорошо выделяющего сыворотку.
Исследование динамики выделения сыворотки из сырной массы при самопрессовании
В зависимости от способа получения сгустка (с помощью молокосверты-вающих ферментов или путем кислотного свертывания) основные механизмы выделения влаги могут быть различны.
Синерезис сгустков, полученных с использованием молокосвертывающих ферментов, может рассматриваться как результат непрерывного взаимодействия между белками, происходящего в условиях установления связей различных типов, которое появляется после снижения содержания гидратационной воды, окружающей мицеллы казеина. Постепенное увеличение силы и числа связей ведет к стягиванию волокнистой казеиновой сетки и выделению содержащейся в ее промежутках сыворотки. Кроме того, возможно, что протеолитическое расщепление, которое происходит в результате действия молокосвертывающе го фермента, освобождает реакционно-способные участки, благоприятствующие установлению новых связей, поскольку способность сгустка, к выделению сыворотки зависит от интенсивности и специфических особенностей протеоли-тической активности используемого фермента [28].
Цель самопрессования заключается в удалении остатков сыворотки, оставшихся в промежутках между зернами, с одновременным приданием сыру, его окончательной формы. Согласно сложившейся традиции самопрессование проводится в формах, сгусток направляют на самопрессование, предварительно проведя выделение сыворотки с помощью операций разрезки и вымешивания с нагреванием или без него.
При производстве опытного образца мягкого сыра свертывание белков молока осуществляли с помощью молокосвертывающих ферментов. Способность выделять сыворотку в этом случае зависит от сил сжатия, оказывающих давление на находящуюся в сгустке молочную сыворотку. По мере повышения кислотности, где действия силы сжатия ослабевает, проницаемость сгустка увеличивается.
В связи с вышеизложенным, нами было изучено выделение сыворотки из сырной массы в процессе самопрессования.
При исследовании изменения количества влаги в сырной массе в зависимости от времени, установлена корреляционная зависимость. Уравнение зависимости выделения влаги из сырной массы с закваской B.longum В379М выражается следующим образом: Y= - 5,432Х2+4,043Х-1;470, коэффициент корреляции равен 0,9624, достоверность составляла 79,1%. Для сырной массы с закваской Str.thermophilus Y= - 5,45ЇХ +4,774Х-1,438, коэффициент корреляции равен 0,9789, достоверность - 77,2%.
Как показывают данные из рис. 4.2.1., процесс выделения влаги идет интенсивнее в сырной массе обогащенной закваской бифидобактерий по сравнению с образцом, содержащим в качестве закваски термофильный стрептококк.
Полученные данные показали, что продолжительность обезвоживания обоих образцов находится в пределах 2,5 часа, что позволяет использовать данные культуры для производства кислотно-сычужных сыров.
Таким образом, была исследована влагоудерживающая способность сгустков. Полученные данные показали возможность использования данных культур для производства мягких кислотно-сычужных сыров.
