Разработка технологии обезжиренного творога с использованием микрогранулированного белка

Установлено, что кроме β – лактоглобулинов с мицеллами казеина связываются α – лактоальбумины и другие сывороточные белки. Комплексообразование начинается уже при 72 оС.

Кинетика процесса комплексообразования тесно связана с количеством белковых частиц [23]. Анализ степени взаимодействия показал, что при избытке β – лактоглобулина реакция комплексообразования происходит между

двумя молями β – лактоглобулина и одним молем κ– казеина. В молоке на одну мицеллу казеина, содержащую 700-800 молекул κ - казеина, приходится около 1000 молекул β – лактоглобулина или 1500 молекул сывороточных белков. Электронная микроскопия показала, что мицеллы казеина, выделенные из нагретого молока, окружены оболочкой, состоящей из денатурированных сывороточных белков, полимеризовавшегося казеина и фосфатов кальция. По мере повышения температуры нагревания молока содержание сывороточных белков уменьшается в нем в 2-3 раза, а размер мицеллы казеина увеличивается на 10-35 %.

Если молоко выдержать 20-30 минут при температуре 90 оС, то при подкислении до рН 4,6 практически все сывороточные белки выпадут в осадок вместе с казеином, а в сыворотке остается только протеозо-пептонная фракция. Этот метод выделения белков молока лег в основу кислотного способа производства копреципитатов. Для подкисления молока используют минеральные кислоты или кислую сыворотку, при необходимости раскисления молока предлагается метод электроактивации.

Полностью осадить белковый комплекс молока можно за счет внесения 0,06 % СаСl2 с последующим нагреванием до 90оС. В этом случае механизм образования комплексов будет иным. Преобладающим взаимодействием становится связывание мицелл казеина с сывороточными белками через кальциевые мостики.

Процесс взаимодействия казеина и сывороточных белков при термокислотной обработке изучался польскими учеными. Ряд авторов исследовали физико-химические характеристики белковых комплексов из сырого молока, пастеризованного при 90 оС и осажденного кислотным способом, и пастеризованного при 90 оС в присутствии 3,6 М СаСl2. Анализ электронной микроскопии показал, что в сыром молоке мицеллы казеина занимали 36 % всей поверхности изображения микропрепарата, а пастеризованного 48 %. Водоудерживающая способность сгустка из сырого молока составляла 1,9 г воды на 1 г белка, из пастеризованного в присутствии кальция – 1,67 г воды на 1 г белка. Буферная емкость белкового комплекса пастеризованного молока в присутствии кальция, была выше, чем у сырого и пастеризованного молока, а сгусток, образующийся после коагуляции, имел более компактную структуру.

Кислотная коагуляция возможна как при воздействии молочнокислого брожения, так и в результате воздействия химических веществ (добавление к молоку кислоты). Происходящие при этом процессы основаны на осаждении казеина в изоэлектрической точке при рН 4,6 – 4,7.

Казеин как амфотерный электролит в результате диссоциации амино и карбоксильных групп получает заряд, знак которого зависит от рН, температуры, ионной силы, состава растворителей. Так, при рН выше изоэлектрической точки (что характерно для свежего молока) казеин имеет отрицательный заряд –NH2 - R – COO -, при рН ниже изоэлектрической точки – положительный заряд NH3+ - R – COOH. В изоэлектрической точке казеин находится в виде электронейтральной молекулы с одинаковым количеством положительных и отрицательных зарядов.

Сущность кислотной коагуляции казеина заключается в потере заряда его частицами при приближении рН к изоэлектрической точке казеина [23]. При этом растворимость, вязкость и набухание казеина минимальны. Изоэлектрические точки разных фракций казеина неодинаковы. Для α-, β-, γ- казеина они составляют соответственно 4,7; 4,9; 5,8-6,0.

Следовательно, при подкислении молока до рН 4,6-4,7 полностью коагулируют все фракции, составляющие мицеллу казеина (данные Вебба).

Сывороточные белки молока (β-лактоглобулин и -лактоальбумин) в силу особых условий гидратации переходят в сыворотку.

При нагревании молока значение показателя рН изоэлектрической точки казеина увеличивается, что вероятно, обусловлено образованием связи между ним и денатурированными сывороточными белками. Если температура молока во время подкисления находится в пределах 1 – 10 оС, то рН молока может понижаться до изоэлектрической области без видимой коагуляции казеина. Несмотря на то, что это свойство казеина давно известно и уже применяется на практике для непрерывного получения сгустка, процессы, происходящие при этом, не изучены. Между тем именно при непрерывном способе подкисления особенно важно знать, сразу ли происходит реакция при низкой температуре между добавляемой кислотой и составными частями молока и сколько времени необходимо для того, чтобы система достигла равновесия. При обычных условиях сквашивания, т.е. при температуре молока выше 15 – 20 оС, казеин очень чувствителен к изменению рН. Он начинает осаждаться уже при подкислении рН 5,2 – 5,3 [21]. При этом рН частицы казеина недостаточно стойки и некоторые из них коагулируют.

Одним из факторов, обусловливающих стойкость коллоидной системы, является солевое равновесие, которое, в свою очередь, зависит о концентрации ионов водорода. При постепенном введении в молоко ионов водорода от казеинового комплекса отщепляется кальций, в результате чего ускоряется коагуляция белков молока.

Схематично кислотную коагуляцию казеина можно представить следующим образом:

Вследствие увеличения концентрации ионов водорода фосфат кальция постепенно отщепляется от мицеллы. В изоэлектрической точке казеина фосфат кальция полностью теряет связь с ней. Установлено, что мицеллы казеина начинают осаждаться при рН 5,2-5,3, когда еще содержат кальций. Это обстоятельство усложняет выделение казеина, свободного от минеральных веществ.

В процессе кислотной коагуляции изменяется дисперсность частиц казеинового комплекса. Доказано, что по мере увеличения активной кислотности путем добавления в молоко молочной кислоты дисперсность частиц комплекса изменяется в две стадии. Сначала до рН 5,85 наблюдается увеличение дисперсности частиц, затем при дальнейшем повышении кислотности дисперсность уменьшается. Величина рН, характеризующая разделение этих стадий, значительно отличается от изоэлектрической точки и характеризует начало появления крупных частиц казеинового комплекса, из которых при последующем нарастании кислотности образуется пространственная гелевая структура молочного сгустка. Заметное образование гелевой структуры наблюдается при рН 5,2.

Для получения однородного сгустка при подкислении иногда применяют нейтральные водорастворимые ацидогенные вещества, которые способны медленно гидролизоваться, образуя при этом соответствующую кислоту. Применение кислот и ацидогенных веществ для подкисления молока позволяет интенсифицировать процесс кислотной коагуляции белков молока с целью непрерывного получения сгустка.

 Скачать реферат