Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 7
1.1.Состав и основные свойства белков молока 7
1.1.1. Характеристика казеинов. Казеинаткальцийфосфатный ком плекс (ККФК) 8
1.1.2. Сывороточные белки 11
1.1.3. Механизм термокислотной коагуляции сывороточных белков
3 1.2.Использование сывороточных белков в сыроделии 15
1.2.1. Сыры с термокислотной коагуляцией белка 17
1.3.Теоретические основы создания продуктов сложного сырьевого состава на молочной основе 20
1.4.Регулирование жирнокислотного состава при производстве молоч ных продуктов со сложным сырьевым составом 22
1.4.1. Использование жиров растительного происхождения при производстве продуктов со сложным сырьевым составом 24
1.4.2. Пищевая и биологическая ценность растительных масел 27
1.5. Заключение по аналитическому обзору и цель исследований 31
ГЛАВА 2. Постановка эксперимента и методы исследований 34
2.1. Организация работы и схема проведения эксперимента 34
2.2, Методы исследований. 37
ГЛАВА 3. Результаты исследований и их анализ... 40
3.1. Подбор компонентов комбинированной жировой фазы термокислотного сыра с направленным жирнокислотным составом 40
3.2. Изучение влияния технологических факторов на процесс термокислотной коагуляции мол очно-растительной смеси 49
3.2.1. Исследование влияния различных видов эмульгаторов на си-неретические и физико-химические свойства термокислотных мо-
лочно-растительных сгустков и сыворотки 49
3.2.2. Исследование влияния дозы эмульгатора на синеретические и физико-химические свойства термокислотных сгустков с направленным жирнокислотным составом 53
3.2.3. Исследование влияния массовой доли жира в смеси на синеретические, физико-химические и органолептические свойства термокислотных сгустков с направленным жирнокислотным составом 57
3.2.4. Исследование влияния температуры тепловой обработки мо-лочно-растительной смеси на синеретические, физико-химические и органолептические свойства термокислотных сгустков с направленным жирнокислотным составом 60
3.3. Исследование роли технологических факторов на свойства термоки слотного сыра с направленным жирнокислотным составом 64
3.3.1. Влияние изучаемых технологических факторов на массовую долю сухих веществ в сыворотке 56
3.3.2. Влияние изучаемых технологических факторов на массовую долю жира в готовом продукте 7]
3.3.3. Влияние изучаемых технологических факторов на степень деэмульгирования 76
3.3.4. Обоснование выбора рациональных технологических параметров при выработке термокислотного сыра с направленным жир нокислотным составом 81
3.4. Исследование реологических характеристик термокислотных сыров с направленным жирнокислотным составом. 86
ГЛАВА 4. Практическая реализация результатов исследований... 91
4.1. Установление технологических параметров производства термокислотного сыра с направленным жирнокислотным составом 91
4.2. Технологическая схема производства термокислотного сыра «Вита-кор» 92
4.3. Исследование термокислотного сыра с направленным жирнокислотным составом в процессе хранения 95
4.3.1. Изменение органолептических показателей термокислотных сыров с направленным жирнокислотным составом в процессе хранения 96
4.3.2. Изменение микробиологических показателей термокислотных сыров с направленным жирнокислотным составом в процессе хранения 96
4.3.3. Исследование термокислотного сыра с направленным жирнокислотным составом на гигиеническую безопасность 100
4.4. Пищевая, энергетическая и биологическая ценность термокислотного сыра с направленным жирнокислотным составом IQQ
4.5. Экономическая эффективность производства нового вида термокислотного сыра «Витакор» 104
Выводы 107
Список использованной литературы
- Механизм термокислотной коагуляции сывороточных белков
- Использование жиров растительного происхождения при производстве продуктов со сложным сырьевым составом
- Изучение влияния технологических факторов на процесс термокислотной коагуляции мол очно-растительной смеси
- Технологическая схема производства термокислотного сыра «Вита-кор»
Введение к работе
С давних пор сыр справедливо считался одним из ценнейших продуктов питания. Повсеместное внимание потребителей к этому продукту можно объяснить его высокой биологической ценностью, широкой гаммой вкусовых оттенков и способностью длительного хранения.
Научные основы современной технологии выработки сыров разработаны в исследованиях Л.Н. Королева, З.Х. Диланяна, ДА. Граникова, П.Ф. Дьяченко, А.И. Чеботарева, Н.Н, Липатова, A.M. Шалыпшой, П.Ф. Крашенинина, Л.А. Остроумова, Г.Г. Шиллера, Р.И. Раманаускаса, А.В. Гудкова, И.И. Климовского и других.
Возрастающая забота современных потребителей о своем здоровье ставит перед производителями задачи по разработке технологий производства диетических, полезных для здоровья и функциональных продуктов питания.
По данным последних 10 лет в России активно развиваются новые направления производства, связанные с выработкой продуктов со сложным жировым составом. В состав таких продуктов наряду с молочным жиром входят растительные масла и продукты их модификаций. Большой интерес к производству продуктов со сложным жировым составом обусловлен формированием новых взглядов на рациональное питание, развитием современных технологии, дефицитом качественного молочного сырья и высокой его стоимостью, ростом конкуренции со стороны импортной продукции.
Специалисты в области здорового питания единодушны в том, что жиры в нашем суточном рационе должны обеспечивать около 30 % его калорийности при условии, что соотношение жирных кислот будет следующее: насыщенных - 30 %, мононенасыщенных - 60 % и полиненасыщенных — 10 %. Ни в одном из природных жиров это соотношение не соблюдается.
Потребность изменения жировой фазы в молочных продуктах связана с тем, что молочный жир по составу жирных кислот не удовлетворяет со времен-
б ным требованиям науки о питании. Он содержит большое количество насыщенных и малое ненасыщенных жирных кислот. Это в свою очередь повышает риск развития ишемической болезни сердца и мозгового инсульта. Для профилактики этих заболеваний рекомендуется использование жиров растительного происхождения, так как они богаты ненасыщенными жирными кислотами.
Таким образом, сделать продукт функциональным можно лишь путем комбинирования жиров различного происхождения. Один из способов, это введение в его состав растительных масел с повышенным содержанием ненасыщенных жирных кислот. С точки зрения пищевой и биологической ценности такие продукты не только не хуже традиционных, но в отдельных случаях превосходят их. Большинство лечебных и диетических продуктов, как правило, имеют сложный сырьевой состав.
Сыр является идеальным продуктом для удовлетворения разнообразных требований потребителя. Он полезен, поскольку обеспечивает организм человека высококачественными белками и кальцием. Широкое разнообразие способов выработки сыров и возможность варьирования химического состава дают возможность производить продукт, удовлетворяющий потребностям различных групп населения.
Следует отметить, что одновременное воздействие теплового и кислотного факторов позволяет увеличить выход продукта, повысить его биологическую ценность, исключить использование сычужного фермента, а также сократить технологический процесс производства сыра.
Таким образом, проведение исследований по комплексному изучению особенностей производства сыров с термокислотной коагуляцией белковой фракции молока и с полной или частичной заменой молочного жира на жиры растительного происхождения является важным и актуальным направлением научных исследований.
Механизм термокислотной коагуляции сывороточных белков
Химизм денатурации сложен и детально не изучен. По мнению ряда исследователей [107], при денатурационпых превращениях происходят коренные изменения макроструктуры белка, связанные с ослаблением сил взаимодействия между белковыми цепями аминокислотных остатков.
Первая стадия денатурации заключается в изменении исходного типа упаковки полипептидных цепей. Вызванная различными способами, она имеет общую закономерность - разрыв минимального количества внутримолекулярных связей для развертывания глобулы. Разворачивание глобулы и освобождение отдельных радикалов, которые в нативном состоянии белка тесно сгруппированы между собой, объясняет все характерные проявления денатурации [109].
Вторичные явления после денатурации - ассоциация развернувшихся глобул и химическое изменение их приводит, в конечном счете, к выделению / белков [109].
Денатурированные сывороточные белки в виде агрегатов неправильной формы окружают измененные частицы казеина и, по-видимому, частично связываются с ним [26].
С повышением температуры пастеризации степень денатурации сывороточных белков увеличивается [36] и усиливается комплексообразование денатурированных сывороточных белков с казеином.
При рН свежего молока действие высокой температуры не может привести к коагуляции. При подкислении сывороточные белки осаждаются так же как казеин [115].
Процесс основан на осаждении казеина в изоэлектрической точке (рН 4,6-4,7), когда силы электростатического отталкивания между частицами белка ослабевают и начинают преобладать силы межмолекулярного взаимодействия [80].
Повышение концентрации ионов водорода сдвигает равновесие между диссоциированными карбоксильными и фосфатными группами на поверхности мицелл казеина и ионами водорода в сторону переассоциированных карбоксильных и фосфатных групп
СОСГ + Н+ - СООН Р032" + 21Г — Р03Н2
При этом происходит снижение отрицательного заряда белковых частиц. Кроме отрицательно заряженных групп на поверхности белковых частиц находятся аминогруппы (-NH3). При определенной концентрации ионов водорода (рН 4,6-4,7) происходит выравнивание отрицательных и положительных зарядов, то есть наступает изоэлектрическое состояние, в котором происходят кон-формационные изменения макромолекул белка, они теряют растворимость и соединяются между собой, формируя сетчатую трехмерную структуру сгустка или выпадают в виде хлопьев [80].
Под действием молочной кислоты нарушается структура казеинаткаль-циего фосфатного комплекса: от него отщепляется фосфат и органический кальции в виде лактата кальция, и переходит в плазму: СаНР04 + 2С3Н603 - (С3Н503)2Са + Н3Р04 Цитрат кальция тоже переходит в более растворимый лактат кальция: Са3(С6Н507)2 + 6С3Н603 -+ 3(С3Н503)2Са + 2С6Н8 В настоящее время существует несколько направлений повышения степени использования сывороточных белков молока: - получение молочных продуктов традиционным способом с добавлением к нему концентратов белка, полученных из сыворотки различными способами [31, 59]; - использование сгущения и концентрирования ультрафильтрацией молока; - повышение температуры пастеризации исходного сырья.
Широкое распространение получило первое направление, предусматривающее получение молочных продуктов традиционных способов с добавлением к нему концентратов белка, полученных из сыворотки различными методами осаждения сыворотки.
Наиболее современный метод осаждения белка — это мембранный. Так, в США, Франции, Великобритании при производстве «незрелого» сыра, сыра с высоким содержанием альбумина или для получения приправы сыра коттедж, используют концентрат сывороточных белков, полученных методом ультрафильтрации сыворотки [32,34,65]. Готовые продукты имеют хороший вкус и аромат.
Использование жиров растительного происхождения при производстве продуктов со сложным сырьевым составом
Проблема изыскания и пополнения пищевых ресурсов всегда занимала важное место, однако вопросы рационального питания населения в последнее время вышли на первый план [36].
Под рациональным питанием понимают не только обеспеченность организма достаточным количеством энергии, белков, углеводов, минеральных веществ, витаминов и других незаменимых факторов питания, но и поступление этих веществ в определенных сбалансированных по отношению друг к другу количествах [121].
Рекомендации диетологов, органов охраны здоровья населения направлены в первую очередь, на снижение калорийности и повышение биологической ценности молочных продуктов за счет обогащения продуктов животными белками, особенно сывороточными белками, витаминами, пищевыми волокнами, уменьшению уровня холестерина, изменение жирнокислотного состава молочного жира [129].
Потребность изменения жировой фазы комбинированных продуктов связана с тем, что молочный жир по составу жирных кислот не удовлетворяет современным требованиям науки о питании [133]. Сбалансированное регулирование жириокислотного состава осуществляется по трем направлениям: - введение в рацион коров специальных подкормок с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот; - фракционирование, переэтерификация, гидрогенизация молочного жира и другое; - частичная или полная замена молочного жира жирами растительного происхождения [51,127].
Первое направление не нашло широкого применения вследствие его неэкономичности. В данном случае возникает необходимость корректировки количества вводимых подкормок в связи с изменениями (сезонными, региональными, связанными с породой, стадией лактации животных) жириокислотного состава. Установлено также, что ненасыщенные жирные кислоты могут переходить в неизменном виде в молоко, поэтому молочный жир такого молока по свойствам отличается от обычного молочного жира. Продукт, вырабатываемый из такого сырья, имеет тенденцию к выделению жидкой фазы при комнатной температуре в большей степени, чем обычное масло [10].
При реализации второго направления наиболее прогрессивным является переэтерификация, сущность которой заключается в обмене ацилами при взаимодействии молекул двух разных сложных эфиров [33].
Остальные методы модификации состава и свойств молочного жира данного направлення не нашли широкого применения [29].
Наиболее широкое распространение получило последнее направление. Многолетние исследования по изучению химического состава и физико-химических свойств пищевых жиров и липокомплекса молочных продуктов позволили теоретически обосновать возможность использования жиров немолочного происхождения в производстве жиросодержащих молочных продуктов с полной или частичной заменой молочного жира растительными маслами, мо дифицированными жирами или их смесями с учетом формулы сбалансированности жирнокислотного состава. Кроме того, этот метод доступен и удобен для использования в производственных условиях [25, 29, 44, 117].
С целью регулирования жирнокислотного состава молочных продуктов используют различные растительные масла и жиры: подсолнечное, соевое, рапсовое, кукурузное, пальмовое, оливковое, льняное и другие масла, а также их смеси. Может быть использована специально подобранная композиция модифицированных растительных жиров и масел.
Жиры растительного происхождения - это жизненно важные продукты, обеспечивающие организм человека пластическим материалом для построения клеточных мембран и биосинтеза важнейших регуляторов всех обменных процессов - простагландинов [63].
Как показало компьютерное моделирование, внесение в молочное сырье растительных масел позволяет существенным образом улучшить соотношение между жирными кислотами. При этом за счет специфического действия полиненасыщенных жирных кислот, относящихся к группе ыЗ, значительно активизируется эффективность протеолиза белков ферментации желудочно-кишечного тракта человека. В эксперименте «in vitro» установлено, что перева-риваемость белка возрастает на 15-20% [68].
Таким образом, специалисты в области питания считают необходимым сдерживать дальнейшее увеличение количества жира в рационах питания и при этом придают важное значение увеличению доли растительных масел, используемых в пищу, поскольку они являются главным источником незаменимых полиненасыщенных жирных кислот, не образующихся в организме человека, а поступающих только с пищей [23].
Изучение влияния технологических факторов на процесс термокислотной коагуляции мол очно-растительной смеси
По результатам предварительных исследований установлено, что при составлении комбинированной молочно-растительной жировой фазы образуется неустойчивая жировая эмульсия. Вследствие чего производственный процесс будет протекать с большими потерями жира, а это не позволит получить готовый продукт с заданными свойствами и не выгодно в экономическом плане.
Из литературных источников известно, что обязательным условием образования стабильной эмульсии является наличие поверхностно активных веществ (эмульгаторов) с высокими функциональными свойствами.
При производстве комбинированных молочных продуктов, обогащенных растительными жирами, и искусственных эмульсий широкое применение получили эмульгаторы двух видов: 1) полученные химическим путем или с применением химических методов обработки; 2) эмульгаторы растительного и животного происхождения.
В данной работе эксперимент проводился с учетом того, что массовая доля жира в смеси была максимальной, а именно 1,8%, что обеспечивает массовую долю жира в сухом веществе сыра 35%. Визуальная оценка внешнего вида сыворотки и динамика ее выделения за 20 минут приведены в таблице 3.1.
Основная часть сыворотки выделяется в первые 5-10 минут. Сравнивая полученные результаты, видно, что объем выделившейся за 20 минут сыворотки в опытных образцах не одинаков. Наибольшее количество выделилось в варианте №1 (без внесения эмульгатора). Близкие результаты получены в вариан тах №2 и №3, а в вариантах №4 и №5 количество выделившейся сыворотки заметно уменьшается, разница составляет 18 и 14%, соответственно.
В образцах, где в качестве эмульгатора использовали картофельный модифицированный крахмал и смесь КМК с сухим обезжиренным молоком, выделения сыворотки обнаружено не было. На основании данного факта, было принято решение о нецелесообразности дальнейшего исследования КМК и смеси КМК и СОМ в качестве эмульгирующего вещества.
Анализируя переход жира из сгустка в сыворотку, можно отметить, что данное явление имело место только в варианте №1. В других случаях наблюдалось незначительное количество капель на поверхности сыворотки, которое не выходит за пределы стандарта.
Данные, приведенные в таблице 3.2, говорят о том, что различные виды эмульгаторов по разному оказывают влияние на массовую долю жира в сухом веществе сыра.
Так в варианте №1 после 16 часов самопрессования потери массовой доли жира в сухом веществе сыра составляют 3%, а в вариантах №4 и №5, уменьшение массовой доли жира в сухом веществе сыра составляет 2,5 и 3,4%, соответственно. Кроме этого, в образце без внесения эмульгатора (вариант №1) степень деэмульгирования жира в сгустке превышает другие варишпы в 3,5 раз.
На основании представленных выше данных можно сделать вывод о нецелесообразности применения таких эмульгаторов как: сухое соевое молоко, и смеси сухого обезжиренного молока и сухого соевого молока. Так как соевый белок обладает большой влагоудерживающей способностью, что приводит к ухудшению процесса синерезиса и отрицательно влияет на содержание массовой доли жира в готовом продукте.
Наилучшие результаты получены в образцах с использованием в качестве эмульгатора сухого обезжиренного молока и фосфата Е-450. Исходя из того, что применение при производстве термокислотных сыров сухого обезжиренного молока, позволит повысить их пищевую, биологическую и энергетическую ценность, увеличить выход готового продукта и снизить экономические затраты за счет использования вторичного сырья, дальнейшие исследования возможности производства термокислотного сыра с направленным жирнокислот-ным составом проводились с использованием в качестве эмульгатора сухого обезжиренного молока.
Максимальное количество выделившейся сыворотки наблюдается в контрольном образце (без внесения эмульгатора), и в образце с содержанием 1% СОМ от массы смеси.
Сравнивая объем выделившейся сыворотки в опытных и контрольном образцах, наглядно видно, что увеличение дозы СОМ замедляет процесс синерезиса. Так, в четвертом варианте, по сравнению с контрольным, сыворотки выделилось в 1,12 раза меньше, а в третьем и втором варианте меньше на 1, 05 и 1, 02 раза, соответственно.
Технологическая схема производства термокислотного сыра «Вита-кор»
Одним из важнейших технологических факторов, влияющих на качество термокислотного сыра, является степень посолки сыра. Она не только придает определенный вкус сыру, но и в какой-то степени регулирует микробиологический процесс во время созревания. При этом каждый вид сыра должен содержать оптимальное количество соли.
Известно два способа посолки термокислотных сыров: сухой солью и по-солка сыра в зерне. При выработке поликомпонентьного сыра использовали способ посолки в зерне. Доза вносимой сухой соли и органолептические показатели готового продукта представлены в таблице 4. вышележащих слоев. Самопрессование необходимо для дальнейшего закрепления формы сыра, прочного соединения зерен в сплошной монолит и для удаления сыворотки.
При производстве мягких сыров применяют самопрессования во время которого, сыры необходимо переворачивать, так как нижние слои уплотняются под давление верхних слоев. Вначале их переворачивают через 15-20 минут, а затем реже - через 1,5 - 2,0 часа. Сыры переворачивают до 5 раз за все время самопрессования. Самопрессование длится до 16 часов при температуре не ниже 0 и не выше 4С при относительной влажности воздуха (80+5) %. Результаты исследования физико-химических самопрессования представлены в таблице 4.2
Технологическая схема производства термокислотного сыра «Ви-такор» На термокислотный сыр с комбинированной жировой фазой «Витакор» разработана и утверждена нормативная документация ТУ 9225-081-02068099-2004 (Приложение 2) Сыр «Витакор» (схема производства- рисунок 4.3) вырабатывают из коровьего молока 60% которого, нормализовано молочным жиром, а оставшиеся 40% жирами растительного происхождения (подсолнечное высокоолеиновое масло).
Молоко принимают по количеству и качеству, цельное молоко нормализуют по жиру смешение до массовой доли жира (1,5+0,1)%.
Нормализованное и обезжиренное молоко подают в двустенную емкость, куда вносят растительное масло, до массовой доли жира в смеси 1,5% и 3% от массы смеси эмульгатора СОМ. После смесь нагревают до температуры гомогенизации (70±2)С и гомогенизируют (т=1 минута).
После гомогенизации смесь пастеризуют (85±2)С.
Коагуляцию молочно-растителыюй смеси осуществляют кислой молочной сывороткой (ОСТ 10-02-02-3-87) кислотностью 140-160 Т в количестве (10±0,2) кг на 100 кг молочно-растителыюй смеси до появления сыворотки. Из ванны удаляют сыворотку в максимально возможном количестве.
Посолку осуществляют путем внесения сухой поваренной пищевой йодированной соли не ниже сорта «Экстра» по ГОСТ 13830 в сырое зерно из расчета (500+1,0)г на 100 кг сырного серна. После этого сырную массу вымешивают в течении 5-10 минут.
Полученную массу ковшом горячей разливают в корзинки, изготовленные из прутьев, через 15-20 минут переворачивают и оставляют для самопрессования в камере при температуре (4+2)С на 16 часов.
В конце самопрессования сыр приобретает необходимую форму, а его тесто становится достаточно монолитным.
Готовый продукт упаковывается в полимерную пленку и ящики из гофрированного картона. После этого продукт готов к реализации.
На данном этапе работы было изучено изменение органолептических (вкуса и запаха, консистенции, цвета теста и внешнего вида) и микробиологических показателей и на основании результатов проведенных исследований установлены гарантийные сроки реализации продукта.
Хранение готового продукта осуществлялось при температурах (4+2), (9+1) и (минус 18+2)С и относительной влажности воздуха (80±5)% упаковаЕі-ного в полимерную пленку, разрешенную к применению органами Госсанпид-надзора РФ для контакта с молочными продуктами, обеспечивающую качество, безопасность и сохранность продукта в процессе его производства, транспортирования, хранения и реализации.
Исследования показали, что в процессе хранения мягких сыров в первые 7 суток хранения при температуре (4+2)С существенных изменений оргаиолептических показателей комбинированных сыров не наблюдается. Исследуемые образцы получили результаты сенсорной оценки (27+1), в том числе за вкус и запах - (14+1), консистенцию — (9+1), цвет теста - (2±1), внешний вид -(2±1) баллов (табл. 4.6.).
На 11-ые сутки наблюдалось ухудшение оргаиолептических показателей. Вкус и запах становятся слабо выраженными, появляется слабая горечь; консистенция грубая, несвязная, крошливая; цвет теста приобретает серый оттенок. Ухудшение качественных показателей происходит, прежде всего, за счет уменьшения массовой доли влаги в готовом продукте.
