Барнаул, Алтайский край, Россия
Барнаул, Алтайский край, Россия
Барнаул, Алтайский край, Россия
Установлена возможность выработки мягкого кислотно-сычужного сыра из восстановленного цельного молока с использованием глюконо-дельта-лактона (ГДЛ). Отмечено, что увеличение вносимого в молоко ГДЛ в дозе от 2 до 8 г/л приводит к росту кислотности молока и уменьшению продолжительности образования сгустка. Полученные образцы сыров характеризовались снижением выхода при увеличении дозы ГДЛ. Наибольший выход сыра (25,7 %) и, соответственно, наименьший объем отделившейся сыворотки зафиксированы при использовании ГДЛ в дозе 4 г/л. Полученный сыр имел однородную пастообразную консистенцию и слабокислый вкус.
Восстановленное молоко, глюконо-дельта-лактон, гелеобразование, активная кислотность, мягкий сыр, сыворотка, органолептическая оценка.
Введение
Среди большого разнообразия продуктов питания одно из ведущих мест занимают сыры. Мировая наука о питании признает сыр как высокопитательный, биологически полноценный и легкоусвояемый продукт. Анализ экономических и технологических особенностей выработки различных видов сыров показал, что перспективным является производство мягких сыров по причине эффективного использования сырья, возможности реализации сыров без созревания и высокой биологической ценности продукта [1].
Одной из основных причин, сдерживающих в России увеличение темпов роста выработки сыров, в том числе мягких, является нестабильность объемов производства молока в целом и незначительные объемы его поступления на сыродельные предприятия в зимний период. Возможным решением данной проблемы может быть производство сыра из восстановленного или рекомбинированного молока [2, 3]. Однако существующие технологии мягких сыров адаптированы к использованию натурального молока в качестве основного сырья и не всегда учитывают физико-химические изменения молочных компонентов, происходящие в процессах сгущения и сушки, в результате которых в восстановленном молоке увеличивается продолжительность свертывания, снижается стабильность казеиновых фракций, появляется привкус пастеризации, уменьшается концентрация ионного кальция и пр. [4]. По этой причине мягкие сыры из восстановленного молока имеют низкие показатели качества.
Весьма перспективным в этом отношении является использование в сыроделии функциональных добавок со специфичностью действия, позволяющих получать сыры с заданными показателями качества. К числу таких добавок относится глюконо-дельта-лактон (глюконо-1,5-лактон, ГДЛ). Глюконо-δ-лактон является пищевой добавкой (E575), используемой в качестве подкислителя, разрыхлителя, консерватора, стабилизатора окраски, хелатирующего реагента и т.д. ГДЛ представляет собой кристаллический порошок белого цвета, хорошо растворимый в воде, не имеющий вкуса и запаха. Промышленное производство пищевой добавки осуществляется путем прямой кристаллизации из водного раствора глюконовой кислоты [5], которую получают ферментативным окислением глюкозы, например, с использованием Aspergillus Niger [6]. Как полифункциональная пищевая добавка ГДЛ успешно применяется в различных отраслях пищевой промышленности, в том числе и при производстве молочных продуктов – кисломолочных напитков и зерненого творога [7, 8]. Механизм действия ГДЛ следующий: после растворения в молоке глюконо-δ-лактон как гидролитически лабильный эфир медленно гидролизуется в глюконовую кислоту, при этом кислотность молока нарастает постепенно, без осаждения белка, с образованием однородного сгустка [9]. Благодаря этому свойству глюконо-δ-лактон позволяет управляемо снижать pH молочных продуктов.
В связи с этим несомненный интерес представляют исследования возможности применения глюконо-δ-лактона в технологии мягких кислотно-сычужных сыров из восстановленного молока с целью нивелирования некоторых недостатков, присущих восстановленным молочным продуктам. Учитывая вышеизложенное, а также практическую необходимость увеличения производства мягких сыров, в Сибирском НИИ сыроделия выполнена научно-исследовательская работа, посвященная изучению и разработке технологии мягкого сыра из восстановленного молока с высокими органолептическими показателями.
Цель данных исследований – изучение возможности использования глюконо-δ-лактона в сочетании с сычужным ферментом в технологии мягких сыров из восстановленного цельного молока. В рамках работы решались следующие вопросы: определение оптимальной дозы внесения ГДЛ в восстановленное цельное молоко; определение продолжительности образования сгустка; изучение динамики рН в процессе гелеобразования; расчет выхода готового продукта (сыра) и оценка его органолептических показателей; определение объема сыворотки, ее кислотности.
Материалы и методы исследований
При проведении исследований были использованы следующие материалы: сухое цельное молоко производства ОАО «Глубокский молочно-консервный комбинат» (Беларусь), вода водопроводная пастеризованная, глюконо-δ-лактон производства Cotion Ltd (Китай), сычужный препарат Clerici 96/4 с активностью 250000 ЕКЕ производства Caglificio Clerici SPA (Италия), 37%-й раствор хлорида кальция.
Восстановление и подготовка молока. Сухое цельное молоко было восстановлено в предварительно пастеризованной (85±2) оС/1 мин и охлажденной до (38±2) оС водопроводной воде до массовой доли сухих веществ 12,5 % с последующей выдержкой при температуре (38±2) оС в течение 180 мин до полного растворения частиц сухого молока. Химический состав и физико-химические свойства партии восстановленного молока были следующими: массовая доля белка – 3,20 %, в том числе казеина – 2,66 %, жира – 3,16 %, лактозы – 4,78 %, плотность – 1,030, кислотность – 16,2 оТ. Перед подкислением в молоко с температурой (37±1) оС вносили 37%-й раствор хлорида кальция в количестве 1 мл/л молока, после чего партию молока разделили на 5 образцов по 500 мл в каждом: один контрольный и четыре опытных (№ 1–4).
Гелеобразование. Прямое подкисление осуществлялось глюконо-δ-лактоном (ГДЛ) в дозах 2 г/л (образец № 1), 4 г/л (образец № 2), 6 г/л (образец № 3) и 8 г/л молока (образец № 4), в контрольном образце подкислитель не использовался. Свертывание образцов молока проводили внесением ферментного препарата в каждый образец в количестве 0,4 мл 1 % раствора. Подкисление и свертывание проводили при температуре молока (37±1) оС. После внесения ГДЛ и ферментного препарата образцы молока были помещены в прибор конструкции СибНИИС с регулируемой температурой (37±1) оС для исследования динамики гелеобразования. Окончанием гелеобразования считалось достижение стадии массовой (явной) коагуляции молока.
Определение активной кислотности молока. Изучение динамики активной кислотности в образцах молока с начала подкисления и до момента образования сгустка проводили на рН-метре-иономере «Эксперт-001» с использованием измерительного рН-электрода в термостате TC-80М-2 с контролируемой температурой среды (37±1) оС.
Обработка сгустков и хранение образцов сыра. Термическую обработку полученных гелей проводили до достижения температуры в сгустке (80±1) оС с выдержкой 5 мин. Далее молочные сгустки подверглись формованию с отделением сыворотки через серпянку без дополнительного прессования в течение 60 мин. После формования образцы сыров в пластиковых контейнерах были помещены на хранение в холодильник с температурой (4±2) оС.
Органолептическая и физико-химическая оценка сыра и сыворотки. Через 24 ч после выработки опытные образцы сыров подверглись органолептической оценке в соответствии с ТТИ ГОСТ Р 53379-001. Определен процентный выход образцов сыра из восстановленного молока-сырья. В образцах подсырной сыворотки определен уровень активной кислотности на лабораторном рН-метре Hanna HI 221, также данные образцы получили визуальную оценку по цвету и мутности.
Статистическая обработка результатов исследований. Экспериментальные исследования выполнены в трехкратной повторности. Полученный цифровой материал обработан методами вариационной статистики с расчетом среднего арифметического (М), стандартного отклонения (σ), стандартной ошибки среднего арифметического (m), коэффициента вариации (Cv) и достоверности разницы по t-критерию Стьюдента.
Результаты и их обсуждение
Определение времени образования сгустков. Цель данного эксперимента состояла в определении продолжительности образования молочных сгустков в опытных образцах молока с различной дозой ГДЛ. В серии предварительных опытов испытывалось внесение глюконо-δ-лактона в количестве менее 2 г/л молока. Результаты показали, что продолжительность гелеобразования при низких значениях ГДЛ превышает 60 мин, а полученные при этом гели характеризовались медленным структурообразованием. В результате основного эксперимента установлено, что внесение в молоко подкислителя в дозах от 2 до 8 г/л в сочетании с ферментным препаратом в значительной степени оказывает влияние на скорость образования сгустков (рис. 1).
Рис. 1. Продолжительность образования сгустков в образцах молока с ГДЛ
В контрольном образце без предварительного подкисления молока при внесении фермента образования сгустков не произошло, в то время как в опытных образцах продолжительность гелеобразования варьировала в пределах от 15 до 35 мин. Как видно из представленного рисунка, максимальная продолжительность гелеобразования зафиксирована в образце № 1, где она составила 35,3 мин. При этом образование сгустка отмечалось при рН 5,98. Повышение дозы ГДЛ до 4 г/л, в свою очередь, позволило сократить продолжительность образования сгустка до 27,0 мин при рН 5,70. Образование сгустка в образце № 3 происходило быстрее на 19,5 мин по сравнению с образцом № 1, при этом кислотность сгустка была ниже на рН 0,13. Наименьшей продолжительностью гелеобразования характеризовался образец № 4: в данном случае кислотность сгустка была ниже на рН 0,41 и время получения его сократилось на 20,6 мин в сравнении с образцом № 1. Результаты представленных исследований показали, что внесение глюконо-δ-лактона в восстановленное цельное молоко совместно с сычужным ферментом приводит к ускорению процесса образования сгустков по мере снижения рН.
Исследование динамики рН молока. Цель эксперимента заключалась в изучении динамики активной кислотности молока при использовании различных доз глюконо-δ-лактона. Как отмечалось выше, в контрольном образце молока образование сгустка не было зафиксировано, однако характер его активной кислотности претерпел определенные изменения. На рис. 2 представлена динамика рН исследуемых образцов молока.
Рис. 2. Динамика активной кислотности образцов молока
В контрольном образце (без ГДЛ) в ходе всего периода наблюдений молоко имело тенденцию к защелачиванию при относительно невысокой скорости течения самого процесса. По-видимому, это связано с проявлением буферных свойств молока вследствие внесения в него раствора хлористого кальция, изменяющего рН молока в кислую сторону. Внесение ГДЛ в опытные образцы молока оказало существенное влияние на скорость его закисления. При этом замечено, что интенсивность снижения рН при постоянной температуре обусловлена количеством вносимой добавки. Так, при добавлении в молоко подкислителя в количестве 2 г/л рН в молоке снизился с 6,17 до 5,98. Аналогичная тенденция отмечалась с увеличением дозы внесения ГДЛ до 4 г/л: в течение всего периода наблюдений рН снизился с 6,01 до 5,70. При внесении глюконо-δ-лактона в молоко в дозах 6 и 8 г/л (образцы № 3 и 4) существенных различий в динамике закисления молока отмечено не было, а разница в показателях рН сгустков находилась в пределах статистической погрешности. Причиной этого, по-видимому, является заметное снижение рН в молоке вследствие гидролиза глюконо-дельта-лактона, замедляющее скорость последующего кислотообразования в молоке с течением времени. Последнее позволяет утверждать о нецелесообразности внесения в молоко ГДЛ в количестве, превышающем 6 г/л, для ускорения гелеобразования.
Скорость изменения рН в молоке была различной (рис. 3). При сравнении кривых роста/снижения рН всех образцов молока отмечено, что наиболее интенсивное изменение кислотности наблюдалось в ходе первых 10 мин наблюдений в контроле и образцах № 3 и 4. В последующем интенсивность изменения кислотности в рассматриваемых образцах молока снижалась. В образцах № 1 и 2, по данным рисунка, рН менялся в узком диапазоне значений, что выражалось в медленном нарастании кислотности и закономерном увеличении продолжительности гелеобразования. Таким образом, экспериментально установлен факт повышения скорости закисления восстановленного цельного молока на фоне увеличения дозы вносимого глюконо-δ-лактона.
Рис. 3. Скорость изменения рН молока в процессе закисления в зависимости от дозы ГДЛ
Изучение показателей сыра и подсырной сыворотки. В данной серии опытов проведено определение выхода сыра, количества и качества подсырной сыворотки, полученных из опытных образов восстановленного и подкисленного ГДЛ молока. Результаты взвешивания и выхода сыров представлены в табл. 1.
Таблица 1
Масса и выход опытных образцов сыра,
полученных из 500 г молока (n = 3)
|
№ образца |
Масса сыра |
Выход сыра, % |
|
|
M±m, г |
Cv, % |
||
|
1 |
118,3±3,33 |
4,88 |
23,7±1,15 |
|
2 |
128,7±2,33 |
3,14 |
25,7±0,48 |
|
3 |
113,0±4,04* |
6,19 |
22,6±0,81 |
|
4 |
108,7±2,67** |
4,25 |
21,7±0,53 |
* Разница по отношению к образцу № 2 достоверна при P < 0,01.
** Разница по отношению к образцу № 2 достоверна при P < 0,001.
Масса экспериментальных сыров, полученных из опытных образцов, находилась в пределах 108,7–128,7 г, а максимальный выход имел образец сыра № 2 (25,7 %). С повышением количества вносимого в молоко ГДЛ с 4 до 8 г/л масса и выход сыра снижались на 15,7–20,0 г и 3,1–4,0 % соответственно. Уменьшение выхода сыра на фоне роста активной кислотности в образцах № 3 и 4 объясняется снижением влагоудерживающей способности сгустка и, как следствие, ускоренным его обезвоживанием. Полученные данные подтверждают описанную в литературе [10] тенденцию снижения выхода сыра на фоне повышения дозы ГДЛ в молоке.
Установлено, что внесение определенной дозы ГДЛ в восстановленное молоко оказывает влияние на синеретические свойства сгустков: образцы № 1, 3 и 4 характеризовались наибольшим объемом отделившейся сыворотки (табл. 2). В указанных образцах объем сыворотки находился на уровне 360,0–363,3 мл, что на 21,7–26,7 мл больше в сравнении с данными образца № 2. Таким образом, наибольший эффект по снижению объема выделившейся сыворотки (на 6–8 %) и увеличению выхода сыра (на 2–4 %) наблюдался в случае использования глюконо-дельта-лактона в количестве 4 г/л.
Таблица 2
Объем и активная кислотность сыворотки (n = 3)
|
№ образца |
Объем сыворотки |
рН сыворотки |
||
|
M±m, мл |
Cv, % |
М±m |
Cv, % |
|
|
1 |
363,3±6,01* |
2,86 |
5,48±0,012 |
0,38 |
|
2 |
338,3±6,01 |
3,08 |
4,97±0,021 |
0,73 |
|
3 |
360,0±7,64 |
3,67 |
4,59±0,097 |
3,68 |
|
4 |
365,0±7,64 |
3,62 |
4,33±0,155 |
6,21 |
* Разница по отношению к образцу № 2 достоверна при P < 0,05.
При определении кислотности сыворотки отмечено, что увеличение дозы ГДЛ в восстановленном молоке приводит к снижению рН подсырной сыворотки. Самый высокий показатель по этому признаку зафиксирован в сыворотке образца № 1, где он составил рН 5,48, в то время как в образцах сыворотки № 2–4, где количество вносимого в молоко глюконо-δ-лактона было существенно выше, кислотность достигла рН 4,33–4,97.
Сравнительное измерение рН в молочных сгустках и сыворотке показало, что во всех опытных образцах активная кислотность сыворотки была выше аналогичного показателя сгустка. При этом разница в показателе рН увеличивалась по мере повышения дозы вносимого в молоко ГДЛ (на 0,50; 0,73; 0,98 и 1,19 ед. в образцах № 1, 2, 3, 4 соответственно). Вероятно, рост кислотности молока замедляет скорость перехода глюконо-дельта-лактона в глюконовую кислоту, благодаря чему в сыворотку отходит определенная часть негидролизованного ГДЛ. В такой сыворотке кислотообразование продолжается, выражаясь в снижении показателя рН. Это дает основание полагать, что лишь часть внесенного в молоко ГДЛ, превращаясь в кислоту, принимает участие в коагуляции молока, тогда как оставшееся количество ГДЛ «уходит» в сыворотку.
Проведена визуальная оценка сыворотки. В опытных образцах № 1 и 2 при внесении ГДЛ в молоко в количестве 2 и 4 г/л сыворотка имела зеленовато-желтый цвет, была непрозрачной, имела небольшое количество хлопьев белка. В образцах сыворотки № 3 и 4, в которые ГДЛ вносили в количестве соответственно 6 и 8 г/л, сыворотка была зеленовато-желтого цвета с визуально более заметными белковыми включениями. Следовательно, можно заключить, что оптимальной дозой ГДЛ, позволяющей получать сгустки с высокой влагоудерживающей способностью и меньшими потерями белков, является 4 г/л.
В работе проведена органолептическая оценка полученных образцов сыра (табл. 3). По показателю вкуса экспериментальные образцы сыров имели некоторые отличия: с увеличением количества вносимого в молоко ГДЛ сыр приобретал слабокислый вкус, а в некоторых образцах – посторонний привкус. Наибольшее количество баллов по испытуемому показателю получили образцы № 2 и 3 с добавлением ГДЛ в дозе 4 и 6 г/л соответственно. При оценке консистенции сыров отмечена их высокая влагонасыщенность, однако часть влаги выделялась при хранении продукта. По совокупности органолептических показателей образцы сыров № 2 и 3 получили наибольшую суммарную балльную оценку в сравнении с образцами № 1 и 4, имеющими пороки консистенции и вкуса.
Таблица 3
Результаты органолептической оценки образцов сыра
|
№ образца |
Вкус |
Консистенция |
Общий балл |
||
|
характеристика |
балл |
характеристика |
балл |
||
|
1 |
Невыраженный, умеренный посторонний |
15 |
Пастообразная, влагонасыщенная, однородная, присутствует мучнистость |
7 |
22 |
|
2 |
Слабокислый, без посторонних привкусов |
19 |
Пастообразная, влагонасыщенная, однородная |
9 |
28 |
|
3 |
Слабокислый, слабый посторонний |
18 |
Пастообразная, менее влагонасыщенная, однородная |
9 |
27 |
|
4 |
Слабокислый, умеренный посторонний |
15 |
Пастообразная, менее влагонасыщенная, неоднородная, присутствует мучнистость |
7 |
22 |
Подводя итог представленному материалу, можно сделать вывод, что оптимальной дозой внесения ГДЛ в восстановленное молоко для получения мягкого кислотно-сычужного сыра с большим выходом и высокими органолептическими показателями является 4 г/л молока. Полученные результаты являются основой для разработки технологии мягкого кислотно-сычужного сыра из восстановленного цельного молока. Их также можно использовать при создании технологий других продуктов.
1. Бугаева, И.Н. Новое поколение сыров / И.Н. Бугаева, И.А. Смирнова // Сыроделие и маслоделие. – 2002. – № 4. – С. 6–8.
2. Забодалова, Л.А. Применение сухого молочного сырья и растительных жиров при производстве твердых сычуж-ных сыров с низкой температурой второго нагревания / Л.А. Забодалова, Н.В. Разгуляева, Л.И. Степанова // Масло. Сыр. Состояние, проблемы, перспективы развития: сб. материалов науч.-техн. конф. – Углич, 2003. – С. 64.
3. Остроухов, Д.В. Сыры из сухого молока – реальность нашего времени / Д.В. Остроухов // Масло. Сыр. Состояние, проблемы, перспективы развития: сб. материалов науч.-техн. конф. – Углич, 2003. – С. 65.
4. Мазалевский, В.Б. Производство сырных продуктов из восстановленного молока / В.Б. Мазалевский, И.М. Ми-роненко // Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока: сб. науч. тр. – Барнаул, 2011. – № 8. – С. 73–78.
5. Parke, S.A. Tastes, Structure and Solution Properties of D-Glucono-1,5-lactone / S.A. Parke, G.G. Birch, D.B. MacDou-gall, D.A. Stevens // Chemical Senses. – 1997. – Vol. 22, № 1. – P. 53–65.
6. Nagarajan, V. Genetic Engineering (Microbes), in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology: fourth edition / V. Nagarajan. – 1992. – Vol. 12. – P. 481–491.
7. Trop, M. Simulation of Bacterial Fermentation of Milk and Possible Acylation of Its Proteins by Acidogen Hydrolysis / M. Trop // Journal of Dairy Science. – 1984. – Vol. 67, Iss. 7. – P. 1381–1389.
8. El-Shenawy, A.A. Behavior of Listeria monocytogenes in the presence of gluconic acid and during preparation of cottage cheese curd using gluconic acid / A.A. El-Shenawy, E.H. Marth // Journal of Dairy Science. – 1990. – Vol. 73(6). – P. 1429–1438.
9. Serpelloni, M. Glucono-delta-lactone in milk ripening / M. Serpelloni, P. Lefevre, C. Dusautois // Dairy Industries Inter-national. – 1990. – Vol. 55(2). – P. 35, 37, 39.
10. Ismail, M.M. Manufacture of Mozzarella cheese using glucono-delta-lactone / M.M. Ismail, K.M. Ayyad, M.N. Hamad // 10th Egyptian Conference for Dairy Science and Technology, Research Papers, held at The International Agriculture Centre, Cairo, Egypt, 19–21 November, 2007. – P. 415–432.
