Дати відповіді на запитання

1. Якими способами можна визначити якість пастеризації молока?

2. За допомогою якого реактиву можна відразу встановити якість пастеризації молока?

3. На яких властивостях білків молока базується проба на альбумін?

6.Біохімічні та фізико – хімічні процеси при виробництві кисломолочних продуктів та морозива. План.

1. Біохімічні та фізико-хімічні процеси при виробництві кисломолочних продуктів.

2. Вплив складу молока, бактеріальних заквасок та інших факторів на бродіння лактози і коагуляцію казеїну.

3. Біохімічні основи виробництва окремих видів кисломолочних продуктів.

4. Вади кисломолочних продуктів

5. Фізико – хімічні процеси, що проходять при виробництві морозива.

Література: Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. –СПб.: ГИОРД, 2001 с. 128…143.

1. Біохімічні та фізико-хімічні процеси при виробництві кисломолочних продуктів.

Кисломолочні продукти відіграють важливу роль в харчуванні людини, особливо дітей та людей похилого віку та хворих. Дієтичне харчування кисломолочних продуктів полягає в тому, що вони покращують обмін речовин, стимулюють виділення шлункового соку і викликають апетит. Наявність в їх складі мікроорганізмів, здатних приживатись в кишечнику і подавляти гнилісну мікрофлору, призводить до пригнічення гнилісних процесів і припиненню утворення ядовитих продуктів розпаду білку, які надходять в кров людини.

Головними біохімічними і фізико-хімічними процесами, які проходять при виробництві кисломолочних продуктів, є бродіння молочного цукру і залежна від нього коагуляція казеїну з утворенням згустку. В результаті цих перетворень формується визначена консистенція, виражений смак та запах готового продукту.

Бродіння молочного цукру.

За характером бродіння молочного цукру кисломолочні продукти можна поділити на дві групи.

До першої групи відносяться продукти, в основі приготування яких лежить головним чином молочнокисле бродіння (простокваша, йогурт, ацидофілін, сир кисломолочний, сметана).

До другої групи – продукти зі змішаним бродінням, при виробництві яких проходить молочнокисле та спиртове бродіння (кефір, кумис, ацидофільно-дріжджове молоко).

Під час бродіння молочний цукор розкладається на два моносахариди (глюкозу та галактозу). Цей процес викликає фермент лактаза, або β-галактозидаза:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

лактоза глюкоза галактоза

Подальшим змінам підлягає глюкоза, галактоза переходить в неї і таким чином підлягає також бродінню. Всі типи бродіння до стадії утворення піровиноградної кислоти проходять однаково, подальше перетворення кислоти проходять в різних напрямах з утворенням різних кінцевих продуктів.

При молочнокислому бродінні кожна молекула піровиноградної кислоти, утворена із молекули глюкози, відновлюється із молекули глюкози, відновлюючись за участю окисно-відновного ферменту лактатдегідрогенази до молочної кислоти:

+2Н

С₃Н₄О_{2 →} С₃Н₆О₃

піровиноградна молочна

кислота НАД· Н₂ НАД кислота

В результаті із однієї молекули глюкози утворюється чотири молекули молочної кислоти:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О → 4С₃Н₆О₃

лактоза молочна кислота

Більшість молочнокислих бактерій при зброджуванні цукру крім молочної кислоти утворюють леткі кислоти (оцтову, пропіонову), карбонільні з’єднання (диацетил, ацетоїн, ацетальдегід), спирт і вуглекислий газ.

В залежності від продуктів, які накопичуються в процесі бродіння, всі молочнокислі бактерії поділяються на:

- гомоферментативні, які утворюють в якості основного продукту бродіння молочну кислоту (Str. Lactis, Str. thermophilus, Str. cremoris);

- гетероферментативні, які крім молочної кислоти утворюють спирт, оцтову кислоту та інші продукти бродіння (Str. diacetilactis, Str. acetoinicus, Str. citrovorus).

Шляхом визначеного комбінування різних видів молочнокислих бактерій і регулювання температури сквашування можна отримати продукт з потрібними смаковими, ароматичними якостями, консистенцією і дієтичними властивостями.

При змішаному бродінні в кисломолочних продуктах поряд з молочною кислотою утворюється велика кількість етилового спирту і вуглекислого газу. Бродіння викликають дріжджі, які містяться в бактеріальних заквасках (кефірний грибок) або спеціально внесені в молоко. При спиртовому бродінні піровиноградна кислота під дією ферменту піруватдекарбоксилази, каталізуючого відщеплення вуглекислого газу, розкладається на оцтовий альдегід і вуглекислий газ:

С₃Н₄О₂ → СО₂ + СН₃СНО

піровиноградна оцтовий

кислота альдегід

Оцтовий альдегід за участю окисно-відновного ферменту алькогольдегідрогенази відновлюється в етиловий спирт:

+2Н

СН₃СНО → СН₃СН₂ОН

оцтовий етиловий

альдегід НАД· Н₂ НАД спирт

Сумарне спиртове бродіння лактози можна записати так:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О → 4СН₃СН₂ОН + 4СО₂

лактоза етиловий вуглекислий

спирт газ

Спирт і вуглекислий газ надають кисломолочним продуктам (кумис, кефір) освіжаючий смак і деяку гостроту. Їх кількість в продуктах залежить від виду дріжджів, вмісту молочного цукру, температури заквашування, рН продукту.

Коагуляція казеїну та гелеутворення.

Накопичення молочної кислоти під час молочнокислого бродіння лактози має суттєве значення в утворенні білкового згустку, який визначає консистенцію кисломолочних продуктів.

Молочна кислота, яка утворилася, зменшує від’ємний заряд казеїнових міцел, тому що Н-йони пригнічують дисоціацію карбоксильних груп казеїну, а також гідроксильні групи фосфорної кислоти: групи СОО^- переходять в СООН, РО₃^-2 – в РО₃Н₂. В результаті цього досягається рівність позитивних та негативних зарядів в ізоелектричній точці казеїну (рН4,6-4,7).

Під час кислотної коагуляції зменшується від’ємний заряд казеїну та порушується структура казеїнаткальційфосфатного комплексу (відщеплюється фосфат кальцію і структуроутворюючих кальцій). Оскільки кальцій та фосфат кальцію є важливими структуроутворюючими елементами комплексу, то їх перехід в розчин додатково дестабілізує казеїнові міцели:

[ККФК]^- + С₃О₆Н₃ → [Казеїн]⁰ + Са₃(РО₄)₂ +( С₃О₅Н₃ )₂Са

Під час виробництва сиру кислотно сичужним способом на казеїн впливає молочна кислота та внесений сичужний фермент. Під дією сичужного ферменту казеїн перетворюється на параказеїн, який має ізоелектричну точку в менш кислому середовищі (рН 5-5,2).

В ізоелектричній точці казеїнові або параказеїнові частинки при зіткненні агрегатують, утворюючи ланцюжки або ниті, а потім просторову сітку, в ячейки або петлі якої захоплюється дисперсне середовище з жировими кульками та іншими складовими частинами молока (рис. 9).

а б

Рис. 9. Схема утворення просторової структури в процесі звертання

молока:

а – початок утворення структурної сітки ;

б – просторова структура згустку;

1- часточка білку;

2- петлі структури, заповнені дисперсним середовищем.

Проходить гелеутворення. Під час виробництва кисломолочних продуктів і сиру процес гелеутворення умовно можна поділити на 4 стадії:

• стадія прихованої коагуляції;

• стадія масової коагуляції;

• стадія структуроутворення (ущільнення згустку);

• стадія синерезису.

В колоїдних системах на гелеутворення впливають концентрація дисперсійної фази, розміри, форма часточок, температура. Утворений згусток (гель) має певні механічні властивості: в’язкість, пластичність, пружність, і міцність. Ці властивості пов’язані з структурою системи, тому їх називають структурно-механічними або реологічними.

Структурно-механічні властивості згустків визначаються характером зв’язків, які виникають між білковими часточками при формуванні структури. Зв’язки можуть бути зворотними, та незворотними.

Зворотні (тіксотропно-зворотні) зв’язки відновлюються після порушення структури згустку. Вони обумовлюють явище тиксотропії – здатність структур після їх руйнування в результаті будь-якого механічного впливу самовільно відновлюватись в часі.

Незворотні зв’язки не мають властивості відновлюватись після механічного впливу на згусток. З ними пов’язано явище синерезису.

Синерезис – ущільнення, стягування згустку з зменшенням ниток казеїну і витісненням захопленої між ними рідини. Швидкість синерезису визначається вологоутримуючою здатністю казеїну і залежить від концентрації в сировині сухих речовин, складу бактеріальних заквасок, режимів теплової обробки і гомогенізації, способу звертання молока та інших факторів.