Материал: Рогожин В.В., Рогожина Т.В. Биохимия сельскохозяйственной продукции

18.9. Биохимические процессы при изготовлении продуктов

Коагуляционная структура может образоваться путем установления взаимодействия между кристаллами липидов, на образование которых могут оказывать влияние полярные компоненты среды, обусловливающие взаимную подвижность кристаллов при взаимодействии. Такая структура придает маслу пластичность.

18.9.1.4.Биохимические и химические изменения в составе масла в процессе хранения

При длительном хранении масло может изменить химический состав. Причем эти изменения зависят от условий хранения (температура, свет, кислород, влага, микроорганизмы и др.). Особенно сильные изменения в физических и химических свойствах масла могут возникнуть при действии нескольких факторов одновременно.

При хранении масла при высокой температуре оно особенно сильно подвергается воздействию АФК (активные формы кислорода: супероксидрадикал, перекись водорода, гидроперекисный радикал и др.), образующихся под действием восстановленного железа (Fe2+ → Fe3+ + е–) или УФ излучения. При этом АФК способны окислять ненасыщенные жирные кислоты, инициируя реакции перекисного окисления липидов, продуктами которых являются альдегиды. Хранение масла при низкой температуре хотя и понижает активность кислорода, однако полностью подавить реакции перекисного окисления не может.

Кроме того, изменение органолептических свойств масла может происходить из-за активности липаз, которые способны катализировать реакции гидролиза нейтральных липидов, фосфолипидов и эфиров холестерина. Продуктами этих реакций являются жирные кислоты (масляная, капроновая и каприловая). Присутствие этих кислот придает маслу неприятный запах и специфический вкус, что ухудшает качество продукта.

Протекание окислительных процессов в масле зависит от способа его получения. Так, например, если масло получено способом преобразования высокожирных сливок, то в таком масле будет низкое содержание кислорода, тогда как масло, выработанное сбиванием сливок, обычно обогащено кислородом, содержание которого может быть в 3…5 раз больше. Поэтому в таком масле быстрее протекают процессы перекисного окисления липидов, приводящие к его порче.

Ингибиторами активных форм кислорода являются антиоксиданты (аскорбиновая кислота, токоферолы, дигидрокверцетин, кверцетин, рутин и др.). При наличии этих соединений в масле уровень перекисного окисления липидов может понижаться, что обеспечивает его сохранность при длительном хранении.

413

Глава 18. Биохимия молока

Кроме того, повышенное содержание ионов меди и цинка в масле может сопровождаться повышением уровня перекисного окисления липидов, накоплением активных форм кислорода. Активность металлов возрастает в кислой среде, что обязывает производителей масла строго следить за кислотностью среды при его выработке.

Масло может изменять свои органолептические свойства, если оно содержит много влаги, которая способствует жизнедеятельности бактерий

иплесневых грибов, обладающих липолитической активностью. Действие бактерий и грибов приводит к появлению у продукта неприятного вкуса

иплесневого запаха.

18.9.1.5. Пороки масла

Пороками масла являются изменения в его химическом составе, ухудшающие потребительские свойства продукта. Причинами ухудшения качества масла могут быть изменения в составе корма, использовании

впроизводстве молозива или стародойного молока, а также нарушения

втехнологическом производстве и хранении масла. Химические процессы, протекающие в масле с участием кислорода, воды, металлов, света, температуры и ферментов микроорганизмов, могут приводить к появлению у продукта пороков вкуса и запаха. При этом причиной изменения качества масла являются и накапливающиеся во время хранения продукты окисления ненасыщенных жирных кислот, нейтральных липидов и фосфолипидов, в частности лецитина.

Изменения вкуса и аромата масла могут возникнуть в результате недостаточной пастеризации сливок, т.е. проведения пастеризации при низкой температуре и недостаточной продолжительности, кроме того, при длительном нахождении высокожирных сливок в ваннах для нормализации, сопровождаемым испарением ароматических соединений. В кислосливочном масле порок возникает из-за слабой активности ароматизирующих бактерий закваски.

Из молока в масло могут переходить содержащиеся в растительном корме вещества, обладающие специфическим привкусом. Масло может адсорбировать посторонние привкусы и запахи химических веществ, лекарств, нефтепродуктов и т. д. Так, например, некоторые из них могут появиться в масле из молока при его длительном хранении и транспортировке. Привкус лекарств в основном переходит в молоко при лечении коров.

При пастеризации сливок с повышенной кислотностью, а также при медленном их перемешивании в пастеризационных ваннах с использованием высоконагретого пара в них может проявиться пригорелый вкус и запах. При использовании в технологическом процессе недоброкачес-

414

18.9. Биохимические процессы при изготовлении продуктов

твенной воды с высоким содержанием металлов и других веществ может проявиться в продукте металлический вкус.

При повышенных температурах физического созревания или недостаточном охлаждении масла в маслохранилище и при несоблюдении бактериальной чистоты сливок может появиться кислый вкус масла. В кислосливочном масле кислый вкус возникает при переквашивании сливок, а также при недоброкачественной промывке масла.

Появление затхлого, сырного и гнилостного привкуса в масле обусловлено хранением сливок в плотно закрытых емкостях с высоким содержанием бактерий из-за несоблюдения санитарно-гигиенических условий хранения продукта. При этом жизнедеятельность микрофлоры приводит к разложению белков, в результате продукт приобретает затхлый и гнилостный запах и неприятный вкус.

Горький вкус может появиться у масла в случае выработки его из стародойного молока или из молока коров, больных маститом. Быстрому прогорканию подвергается масло, выработанное из стародойного молока и хранившееся при комнатной температуре.

Высокое содержание в масле бактерий, проявляющих активность липаз, способно гидролизовать нейтральные липиды и фосфолипиды. При этом продукты гидролиза могут быстро окисляться кислородом воздуха с образованием кетонов, окси- и оксокислот, альдегидов и других соединений. В основном в реакциях участвуют ненасыщенные жирные кислоты, что проявляется в понижении их йодного числа.

Плесневелый привкус маслу придает разросшаяся на его поверхности плесень, споры которой могут попадать в масло из воздуха, аппаратуры, тары и т. д. Поэтому для предотвращения развития плесени необходимо постоянно дезинфицировать помещение и оборудование, а также соблюдать режимы пастеризации сливок.

При хранении масла в помещении с высокой влажностью с доступом солнечного света и при использовании в качестве упаковки алюминиевой фольги на его поверхности могут появиться темно-желтого цвета блеклые пятна, которые называются штафф. Этот порок вызывается развитием бактерий и плесени, продукты жизнедеятельности которых активируют процессы перекисного окисления липидов.

Окислительные процессы в масле замедляются при внесении антиоксидантов (аскорбиновой кислоты, глутатиона, дигидрокверцетина, кверцетина, токоферолов и др.).

При разложении лецитина, сопровождаемым накоплением холина, масло может приобрести рыбный вкус, несколько напоминающий селедочный рассол. В этом процессе участвует молочная кислота, участвующая в некаталитическом гидролизе лецитина. Процесс ускоряется металлами переменной валентности.

415

Глава 18. Биохимия молока

18.9.2.Биохимические и физико-химические процессы при производстве сыров

Сыры — это высококачественные молочные продукты с содержанием липидов от 5 до 60 % в сухом веществе, получаемые путем свертывания специфичных белков молока (αs1-, αs2-, β- и χ-казеинов) протеолитическими ферментами животного (сычужного ферментативного комплекса) или микробного происхождения, а также совместным действием ферментов и органических кислот (молочной кислоты) бактериального происхождения при участии ионов кальция. Сыр — очень популярный среди населения продукт, считающийся деликатесом. Франция является лидером в производстве сыров — там производят его более 2000 сортов. России хотя и уступает в этом некоторым западным странам, но в настоящее время наращивает выпуск сыров.

В основе производства сыра используется ферментативно-микроби- ологический процесс, протекание которого зависит от физико-химичес- ких свойств молока, состава микроорганизмов закваски, их способности развиваться в молоке, качества сгустка и сырной массы, условий технологического процесса.

18.9.2.1. Ферменты сычуга

Всыроделии используются ферменты, выделенные из сычуга 2…3-х недельных телят или ягнят, питающихся молоком. В их желудочном соке содержатся в основном два фермента: пепсин и химозин (реннин). Оба фермента способны катализировать реакции гидролиза белков. Причем вырабатываются ферменты в желудке животных в неактивной форме (зимогены): пепсин в форме пепсиногена, а химозин — химозиногена.

Пепсин (КФ 3.4.23.1) имеет молекулярную массу, равную 32,7 кДа,

сизоэлектрической точкой при рН 3,7. Как и все протеазы, пепсин вырабатывается в виде неактивной формы — пепсиногена. Превращение в функционально активную форму может происходить в кислой среде при участии молекул воды (неэнзиматический путь) и автокаталитически (энзиматический путь).

Всоставе полипептидной цепочки пепсина содержится 327 аминокислотных остатков. При активации от N-конца пепсиногена отщепляется полипептид с молекулярной массой около 7 кДа, который содержит в своем составе 42 аминокислотных остатка. При этом активный центр освобождается и белок приобретает каталитические свойства с очень узким оптимумом каталитической активности при рН 2,0…3,0. В активном центре фермента располагаются три карбоксильные группы, которые принадлежат двум остаткам аспарагиновой и глутаминовой аминокислот.

416

18.9. Биохимические процессы при изготовлении продуктов

Под действием фермента гидролизу подвергаются внутренние пептидные связи белков, поэтому пепсин может катализировать реакции гидролиза только денатурированных белков, не проявляя высокой специфичности. Это обычно происходит за счет соляной кислоты, которая вырабатывается в париетальных (обкладочных) клетках слизистой оболочки желудка. Продуктами гидролиза белков являются в основном пептиды и очень небольшое количество аминокислот. Пепсин обладает высокой протеолитической активностью, но очень низкой молокосвертывающей активностью.

Химозин (КФ 3.4.23.4) является гидролитическим ферментом, катализирующим гидролиз пептидной связи у казеинов, что обуславливает процесс свертывания молока. В механизме действия фермента проявляется специфичность, обусловленная тем, что гидролизу подвергается всего лишь одна пептидная связь, расположенная между фенилаланином (Фен-105) и метионином (Мет-106) в молекуле χ-казеина.

Фермент имеет молекулярную массу, равную 30 кДа, с изоэлектрической точкой при рН 4,5. Фермент максимально активен в слабокислой среде (рН 5,0…5,3) в присутствии ионов кальция. В активном центре фермента содержатся две карбоксильные группы остатков аспарагиновых кислот. Химозин обладает низкой протеолитической активностью, но высокой молокосвертывающей активностью. Он способен гидролизовать казеин в составе мицелл. При этом казеин переходит в казеинат кальция, образуя створоженный сгусток.

Ферменты (пепсин и химозин) входят в единый сычужный ферментативный комплекс, в составе которого 60…70% химозина и 30…40% пепсина. Активность этих ферментов зависит от температуры. С возрастанием температуры активность ферментов увеличивается, достигая максимума при 40 °С. Дальнейшее повышение температуры сопровождается денатурацией фермента и утратой ферментативной активности. При 10 °С сычужный ферментативный комплекс малоактивен.

Активность ферментов выражается отношением 1 г навески к количеству свернувшегося молока (в граммах) при 35 °С в течение 40 мин при рН 6,2. Так, например, 1 г фермента активностью 100000 единиц способен свертывать 100000 г (100 кг) молока в течение 40 мин при 35 °С и рН 6,2.

Лучше всего перед употреблением сычужные ферменты растворить при 35 °С в среде с кислотностью 45…60 °Т, которая была предварительно пастеризована при 85 °С и отфильтрована от белков, или в 0,1 М Na-аце- татном буфере рН 5,0 из расчета 20…40 мг/см3.

Раствор пепсина рекомендуется приготовить не менее чем за 6 ч до начала технологического процесса. Для этого 1 г навески фермента растворяют в 25…40 см3 осветленной сыворотки с кислотностью 150…180 °Т, а затем раствор выдерживают в течение 6 ч при комнатной температуре.

417