Экспериментальное изучение молокосвертывающей активности ферментных препаратов в молоке сельскохозяйственных животных

УДК 637.333 ГРНТИ 68.03.05

Е.М. Щетинина, И.С. Хамагаева

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ МОЛОКОСВЕРТЫВАЮЩЕЙ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ В МОЛОКЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ

Дается обоснование важности исследования и подбора молокосвертывающих ферментных препаратов (ФП) в зависимости от вида и качественных показателей молока сельскохозяйственных животных. Использованы различные ферментные препараты отечественного и зарубежного производства. В качестве молока сельскохозяйственных животных исследованы: молоко козье - пяти различных пород, разводимых в Алтайском крае, и молоко коров симментальской породы, а также их смесевые композиции. Изучен комплекс показателей: время свертывания; молокосвертывающая активность; титруемая кислотность; качество сгустков и др. При этом варьировались не только вид, но и количество ферментных препаратов. Результаты экспериментальных исследований обрабатывались математическими методами анализа и статистики. На основании экспериментальных и аналитических данных были сделаны научно обоснованные выводы, которые использованы при разработке технологии мягкого сыра из молока сельскохозяйственных животных.

Ключевые слова: молоко сельскохозяйственных животных, ферментные препараты, молокосвертывающая активность, козье молоко, смесевые композиции, сычужное свертывание, концентрат поливидовой.

E.M. Shchetinina, I.S. Hamagayevа

EXPERIMENTAL STUDYING OF MILK-CLOTTING ACTIVITY OF FERMENTAL PREPARATIONS IN MILK OF FARM ANIMALS

Authors in article give reasons for importance of research and matching of milk-clotting activity of the fermental preparations (FP) depending on a type and qualitative indexes of milk of farm animals. In researches various fermental preparations of national and foreign production are used. As milk of farm animals are researched: milk goat - five various breeds divorced in Altai and milk of cows of Simmentalsky breed, and also their mix compositions. The complex of indicators is studied: time folding; milk-clotting activity; titrable acidity; quality of clots, etc. At the same time not only the type, but also quantity of fermental preparations varied. Results of pilot studies it was processed by mathematical methods of the analysis and statistics. Based on pilot and analytical studies authors have drawn scientifically based conclusions which are used in case of development of technology of soft cheese from milk of farm animals.

Keywords: milk of farm animals, fermental preparations, milk-clotting activity, goat milk, mix compositions, abomasal folding, concentrate polyspecific.

Введение

Одним из важнейших моментов технологии производства натуральных сыров является преобразование молочной смеси в сгусток под действием сычужного фермента или других молокосвертывающих ферментных препаратов (ФП) [1, 2]. Свертывание молока может осуществляться многими протеазами, способными обеспечить гидролитическое расщепление к -казеина. Молоко-свертывающий ферментный препарат должен обладать целым рядом физико-химических и технологических свойств, совместимых с требованиями, предъявляемыми в сыроделии, и с условиями, касающимися обеспечения высокого качества готового продукта [3, 4]. Молокосвертывающие ферментные препараты должны соответствовать следующим основным критериям:

- строгое соответствие заявленной молокосвертывающей активности стандарту и, как следствие, оптимальный расход препаратов;

- высокая стабильность при длительном хранении;

© Щетинина Е.М., Хамагаева И.С., 2016

- оптимальное соотношение протеолитической и молокосвертывающей активности - одна из основных характеристик, влияющих на качество сыров;

- минимальная неспецифическая протеолитическая активность, позволяющая избежать потерь белка при выработке сыров, появления пороков вкуса и консистенции в процессе созревания сыра;

- оптимальная термостабильность, позволяющая строго выдерживать основные технологические параметры выработки сыров;

- высокая чистота препаратов [5].

Молокосвертывающие ферментные препараты условно можно разделить на две группы: первая - сычужный фермент; вторая - заменители сычужного фермента. Ко второй группе относятся заменители животного, растительного, микробиального происхождения, рекомбинант-ный химозин.

Для каждого вида сыра использование одного из предлагаемых производителями ферментных препаратов должно быть теоретически и экспериментально обосновано. Так как на российском рынке ферментных препаратов представлен широкий ассортимент, в том числе отечественного и зарубежного производства, необходимо изучить их технологические характеристики для молока таких сельскохозяйственных животных, как козы и коровы, а также для их смесевых композиций.

Объекты и методы

Экспериментальные исследования проводились в трех-пятикратной повторности с использованием общепринятых и модифицированных методов изучения физико-химических и микробиологических показателей основного сырья и готовых продуктов.

Объектами исследований являлись:

- молоко козье сырое. Технические условия по ГОСТ 32940-2014 [7];

- молоко коровье не ниже I сорта по ГОСТ Р 52054-2003 [8];

- молоко коровье сырое. Технические условия по ГОСТ 31449-2013 [9];

- ферментные препараты: сычужный фермент СФ по ГОСТ Р 52688-2006; сычужно-говяжий фермент СГ-50 по ГОСТ Р 52688-2006; CHY-MAX производства «Хр. Хансен».

Активность молокосвертывающих препаратов изучалась по стандартной методике в соответствии с требованиями ГОСТ ISO 11815-2015 [10].

Для получения достоверных и полных данных по характеристике сырья, опытных и готовых продуктов в научно-исследовательской работе использовались современные математические методы исследований.

Результаты исследований

Целью работы являлось исследование активности молокосвертывающих ферментов для производства сыра из козьего молока. Были выбраны: сычужный фермент, сычужно-говяжий фермент СГ-50, сычужный фермент CHY-MAX. Данный выбор обоснован качеством изготовления, влиянием на органолептические и физико-химические показатели готового продукта. Согласно ГОСТ Р 52688-2006 «Препараты ферментные молокосвертывающие животного происхождения сухие» сычужный фермент - это ферментный препарат, изготовленный из сычуга телят, ягнят, козлят молочников и смеси, с долей молокосвертывающей активности химозина от общей молокосвёртывающей активности препарата не менее 80,0 %

Сычужно-говяжий фермент СГ-50 (ГОСТ Р 52688-2006) - натуральный порошкообразный препарат, содержащий химозин и говяжий пепсин в соотношении 50 : 50. Препарат обеспечивает образование плотного сгустка за счет специфичной реакции гидролиза к-казеина, способствует формированию консистенции вкуса и аромата сыров.

Молокосвертывающий фермент CHY-MAX - стандартизованный молокосвертывающий фермент, полученный из ферментативно произведенного химозина (ФПХ), ферментируемого Aspergillus niger var. Awamori. CHY-MAX оказывает выраженное расщепляющее действие на каппа-казеин, что обусловливает хорошее образование сгустка. Общая протеолитическая активность оказывает также значительное влияние на образование аромата и текстуры в сыре.

Для проведения эксперимента изучалось козье молоко из фермерских хозяйств г. Барнаула и близлежащих сельских районов Алтайского края от пяти различных пород коз. Повтор-ность опытов 5-кратная.

Для проведения исследований использовались образцы ферментных препаратов, состав которых приведен в табл. 1.

Таблица 1

Состав молокосвертывающих ферментных препаратов

Препарат Маркировка Состав, % Производитель

Химозин Пепсин говяжий

Отраслевой контрольный образец сычужного фермента ОКО СФ 2011/2012 - - ОАО «МЗСФ», г. Москва

Сычужный фермент СФ 70 30 ЗАО «КСП», г. Энгельс

Сычужно-говяжий СГ-50 50 50 ЗАО «КСП», г. Энгельс

CHY-MAX - стандартизованный молокосвертывающий фермент CHY-MAX 100 - ООО «Христиан Хансен»

Каждому препарату свойственна задекларированная свертывающая активность, эти данные сравнивались с результатами, определенными экспериментально, при стандартных условиях по ОСТ 10 288-2001 «Препараты ферментные молокосвертывающие. Технические условия». Результаты этих исследований представлены в табл. 2.

Таблица 2

Молокосвертывающая активность образцов МФП

Препарат Свертывающая активность, условных единиц

Задекларированная По ОКО

СФ От 105 000 до 115 000 109 095

ВНИИМС СГ-50 От 105 000 до 115 000 104 858

CHY-MAX Powder Extra NB От 1000 до 2500 UMCU/мл 155 610

Результаты экспериментальных исследований молокосвертывающей активности выбранных ферментных препаратов в молоке коз различных пород в Алтайском крае представлены в табл. 3.

Таблица 3

Результаты исследований молокосвертывающей активности ферментных препаратов в молоке коз различных пород

Образец Время свертывания, с Молокосвертывающая активность, у.е.а.

ОКО СФ СГ-50 CHY-MAX СФ СГ-50 CHY-MAX

Молоко коз 104 115 100 76

горьковской породы 104 115 103 74

104 115 102 72 103358 117105 156729

106 117 103 75

105 116 100 74

Молоко коз 113 151 190 128

нубийской породы 115 154 184 127

114 153 185 127 85437 71588 102188

117 155 180 126

115 150 180 128

Молоко коз 125 155 177 107

чешской породы 123 157 178 109

124 156 175 107 90846 79842 131222

122 155 177 108

125 158 177 110

Молоко коз 101 124 120 76

тоггенбургской 100 120 127 75

породы 100 119 128 75 95718 89386 151123

103 119 126 73

102 120 127 74

Молоко коз 192 170 172 92

зааненской породы 190 172 173 92

191 171 173 92 127657 126547 217276

190 170 175 92

190 173 171 92

Анализ экспериментальных данных и сравнение их с данными молокосвертывающей активности всех образцов МФП позволяет считать, что не все МФП проявили задекларированную свертывающую способность в козьем молоке. Так, МФП СФ проявил наибольшую величину молокосвертывающей активности 127657 у.е.а. и 103358 у.е.а. в молоке коз зааненской и горь-ковской породы; наименьшую активность - при свертывании молока коз нубийской породы 85437 у.е.а.

МФ СГ-50 наибольшую величину молокосвертывающей активности показал в молоке коз зааненской породы - 126547 у.е.а. и в молоке коз горьковской породы - 117105 у.е.а.

МФ СИУ-МАХ также проявил высокую молокосвертывающую активность в молоке коз зааненской породы - 217276 у.е.а., в молоке коз других пород также была близкой или равной задекларированной. В целом все ферментные препараты были более активны при ферментативном свертывании молока коз зааненской породы, что, видимо, объясняется качественным и количественным составом белков козьего молока, и прежде всего их фракционным составом.

На следующем этапе исследовалась молокосвертывающая активность МФ СФ, МФ СГ-50 и СИУ-МАХ в смесевых композициях молока козьего зааненской и молока коров симментальской породы. Результаты измерения времени свертывания (в секундах) при использовании всех ферментных препаратов представлены в табл. 4.

Таблица 4

Время свертывания молока сельскохозяйственных животных и смесевых композиций различными ферментными препаратами

Образец Время свертывания, с

ОКО СФ СГ-50 СИУ-МАХ

Молоко козье 232 272 254 104

Молоко коровье 155 195 226 81

Смесевые композиции: козье/коровье

80/20 208 231 289 93

70/30 198 224 217 98

60/40 194 235 234 98

50/50 201 207 238 95

40/60 192 211 210 88

30/70 168 210 225 86

20/80 168 198 224 84

На основании результатов измерения времени свертывания рассчитана молокосвертывающая активность, проявленная ферментными препаратами в молоке сельскохозяйственных животных и смесевых композициях (рис. 1, 2, 3).

Анализ полученных данных позволяет считать, что по мере снижения количества козьего молока в смесевых композициях молокосвертывающая активность ФП постепенно снижается.

Важной технологической операцией в производстве сыра является вторичная (неэнзима-тическая) фаза сычужного свертывания, а также образование и строение сычужного сгустка.

I 130000

| га 120000

га Ч 110000

1 ^100000 5. £ 90000

Ш ° 80000

о = 70000

о £ 60000

§ ™ 50000

5 40000

Вид молока и соотношение смеси козьего и коровьего молока

Вид молока и соотношение смеси козьего и коровьего молока

Рис. 1. Зависимость молокосвертывающей активности Рис. 2. Зависимость молокосвертывающей активности МФ СФ от вида молока сельскохозяйственных животных ФП СГ-50 от вида молока сельскохозяйственных животных и смесевых композиций и смесевых композиций

Целью сычужного свертывания молока является перевод казеина, молочного жира и части других компонентов молока в такое состояние, в котором они могут быть отделены от большей части сыворотки сравнительно мягкими физико-химическими методами. Во время первой фазы мицеллы казеина лишаются устойчивости, во второй фазе осуществляется собственно переход мицелл казеина из состояния золя в состояние геля, т.е. молоко коагулирует. Это первый этап концентрирования белков и жира молока.

Так как решающая роль в данной технологической операции принадлежит ферментным препаратам, необходимо определить вид, количество ферментного препарата путем исследования его свертывающей активности и си-нергетических свойств сгустков.

В качестве объектов исследования выбраны:

1) молоко коз зааненской породы;

2) смесевая композиция, молоко козье/коровье (70/30);

3) смесевая композиция, молоко козье/коровье (50/50).

В соответствии со стандартной методикой исследования молоко и смесевые композиции пастеризовали при температуре 71 ± 2 °С с выдержкой 20-25 с, вносили хлорид кальция и закваску БК-Алтай-С - лиофилизированный концентрат лактококков и лейконостоков видов: Lactococcus subsp. (Л); Lactococcus subsp. cremюris (К); Lactococcus subsp. diacetilactis (Д); Leuconostoc lactis или Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris (Б).

Концентрат поливидовой, бактериальная формула - ЛКДБ.

Переменным фактором в эксперименте принят вид и количество ферментного препарата (ФП). Результаты исследований представлены в табл. 5, 6 и 7.

Качество сычужных сгустков оценивалось по 25-балльной системе.

Таблица 5

Определение активности различных доз ФП СФ при свертывании молока сельскохозяйственных животных и смесевых композиций

Объект Титруемая кислотность объектов, °Т Время свертывания, мин Качество сгустка, баллы

Серия 1 - 0,5 г ФП СФ на 100 г

Молоко козье 18,0 ± 0,5 40 ± 1 23,9

Молоко коровье 18,5 ± 0,5 41 ± 2 23,7

Козье/коровье - 70/30 19,0 ± 0,5 38 ± 2 23,6

Козье/коровье - 50/50 18,5 ± 0,5 42 ± 1 23,8

Серия 2 - 1,0 г ФП СФ на 100 г

Молоко козье 18,0 ± 0,5 35 ± 1 24,5

Молоко коровье 18,5 ± 0,5 38 ± 1 24,2

Козье/коровье - 70/30 19,0 ± 0,5 32 ± 2 24,0

Козье/коровье - 50/50 18,5 ± 0,5 33 ± 1 24,1

Серия 3 - 1,5 г ФП СФ на 100 г

Молоко козье 18,0 ± 0,5 30 ± 1 24,0

Молоко коровье 18,5 ± 0,5 33 ± 1 23,9

Козье/коровье - 70/30 19,0 ± 0,5 32 ± 2 23,7

Козье/коровье - 50/50 18,5 ± 0,5 31 ± 2 23,8

£ ь й- О

220000 200000 180000 160000 140000 120000 100000 80000

за ш '

:::

ОТ Зй

! ШЕ

3!£

318

Ш зю

![К; 311 I

1111

31£

зн;

3!Е Зй

зш

I 1 й?

¡к зз; :;п: 1 за 9В

за 1 за

за зш

за ¡¡2 за

Л # ло %о Л

#Х лоХ <£>х £>Х

Вид молока и соотношение смеси козьего и коровьего молока

Рис. 3. Зависимость молокосвертывающей активности ФП CHY-MAX от вида молока сельскохозяйственных животных и смесевых композиций

Таблица 6

Определение активности различных доз ФП СГ-50 при свертывании молока сельскохозяйственных животных и смесевых композиций

Объект Титруемая кислотность объектов, °Т Время свертывания, мин Качество сгустка, баллы

Серия 1 - 0,5 г ФП СГ-50 на 100 г

Молоко козье 17,5 ± 0,1 40 ± 1 23,8

Молоко коровье 18,0 ± 0,5 38 ± 2 23,6

Козье/коровье - 70/30 18,5 ± 0,3 37 ± 2 23,5

Козье/коровье - 50/50 18,5 ± 0,2 39 ± 1 23,7

Серия 2 - 1,0 г ФП СГ-50 на 100 г

Молоко козье 17,5 ± 0,5 35 ± 1 24,0

Молоко коровье 18,0 ± 0,5 33 ± 1 23,9

Козье/коровье - 70/30 18,5 ± 0,3 33 ± 1 23,7

Козье/коровье - 50/50 18,5 ± 0,2 34 ± 2 23,8

Серия 3 - 1,5 г ФП СГ-50 на 100 г

Молоко козье 17,5 ± 0,5 34 ± 2 24,2

Молоко коровье 18,0 ± 0,5 33 ± 2 24,0

Козье/коровье - 70/30 18,5 ± 0,3 32 ± 1 24,1

Козье/коровье - 50/50 18,5 ± 0,2 31 ± 2 24,2

Таблица 7

Определение активности различных доз ФП CHY-MAX при свертывании молока сельскохозяйственных животных и смесевых композиций

Объект Титруемая кислотность объектов, °Т Время свертывания, мин Качество сгустка, баллы

Серия 1 - 0,5 г ФП CHY-MAX на 100 г

Молоко козье 17,5 ± 0,1 34 ± 1 24,0

Молоко коровье 18,0 ± 0,5 35 ± 1 23,9

Козье/коровье - 70/30 18,5 ± 0,3 33 ± 2 24,1

Козье/коровье - 50/50 18,5 ± 0,2 33 ± 1 24,2

Серия 2 - 1,0 г ФП CHY-MAX на 100 г

Молоко козье 17,5 ± 0,1 28 ± 2 24,5

Молоко коровье 18,0 ± 0,5 27 ± 1 24,3

Козье/коровье - 70/30 18,5 ± 0,3 26 ± 2 24,2

Козье/коровье - 50/50 18,5 ± 0,2 27 ± 1 24,4

Серия 3 - 1,5 г ФП CHY-MAX на 100 г

Молоко козье 17,5 ± 0,1 25 ± 1 24,0

Молоко коровье 18,0 ± 0,5 24 ± 2 23,8

Козье/коровье - 70/30 18,5 ± 0,3 25 ± 2 24,0

Козье/коровье - 50/50 18,5 ± 0,2 26 ± 1 24,1

Полученный массив экспериментальных данных обрабатывался математическими методами анализа и статистики.

Выводы

Изучена молокосвертывающая активность отечественных ферментных препаратов (ФП) СФ, СГ-50 и импортного CHY-MAX в молоке коз различных пород в Алтайском крае. Установлено, что все используемые ферментные препараты проявили максимальную молокосвертывающую активность в молоке коз зааненской породы: СФ - 127657 у.е.а.; СГ-50 - 126547 у.е.а.; СИУ-МАХ - 217276 у.е.а.

На основании результатов исследования влияния дозы козьего молока в смесевой композиции на молокосвертывающую активность ФП рекомендуется для использования в производстве мягкого сыра рациональное соотношение козьего и коровьего молока - 50 : 50.

Определены вид и доза ферментного препарата для ферментации и свертывания: СФ - 1,0 % или СГ-50 - 1,5 % от массы козьего молока или его смесевой композиции.

Список литературы

1. Карычев Р.З., Соколова О.М. Молокосверты-вающие ферменты компании «Хр. Хансен» // Сыроделие и маслоделие. 2006. № 1. С. 10-12.

2. Корох Д.А. Ферментные препараты Московского завода сычужного фермента. Современное состояние // Молочная промышленность Сибири : сб. материалов IV специализированного конгр. Барнаул, 2004. С. 142-144.

3. Коваль А.Д., Ельчанинов В.В., Белов А.Н. Гидролиз казеина некоторыми молокосвертывающими препаратами // Научное обеспечение сыродельной отрасли : сб. науч. тр. Барнаул, 2004. С. 118-123.

4. Красникова Л.В., Гунькова П.И. Микробиология молока и молочных продуктов. СПб. : СПбГУ-НиПТ, 2006. 63 с.

5. Горина Т.А. Инновации в области молоко-свертывающих ферментов // Сыроделие и маслоделие. 2009. № 3. С. 50-51.

6. Кригер А.В., Белов А.Н. Некоторые свойства молокосвертывающих ферментов // Сыроделие и маслоделие. 2011. № 5. С. 29-31.

7. ГОСТ 32940-2014. Молоко козье сырое. Технические условия. М. : Стандартинформ, 2015. 8 с.

8. ГОСТ Р 52054-2003. Молоко натуральное коровье - сырье. М. : Изд-во стандартов, 2003. 7 с.

9. ГОСТ 31449-2013. Молоко коровье сырое. Технические условия. М. : Стандартинформ, 2013. 8 с.

10. ГОСТ ISO 11815-2015. Молоко. Определение общей молокосвертывающей активности говяжьего сычужного фермента. М. : Стандартинформ, 2015. 10 с.

Щетинина Елена Михайловна, ассистент, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, lifedea@mail.ru; Хамагаева Ирина Сергеевна, доктор техн. наук, профессор, ВосточноСибирский государственный университет технологий и управления, tmmp@esstu.ru.

References

1. Karychev R.Z., Sokolova O.M Molokosverty-vayushchiye enzymes of the company "Hr. Hansen" // Cheese making and butter manufacture. 2006. No. 1. P. 10-12.

2. Korokh D.A. Fermental preparations of the Moscow plant of abomasal enzyme. Current state // Dairy industry of Siberia : sb. materials IV specialized конгр. Barnaul, 2004. P. 142-144.

3. KovalA.D., Elchaninov V.V., Belov A.N. Casein hydrolysis by some molokosvertyvayushchy preparations // Scientific providing a cheese-making industry : cb. nauch. tr. Barnaul, 2004. P. 118-123.

4. Krasnikova L.V., Gunkov P.I. Mikrobiology of milk and moklochnykh of products. SPb. : СПбГУНиПТ, 2006. 63 p.

5. Gorina T.A. Innovations in the area the molo-kosvertyvayushchikh of enzymes // Cheese making and butter manufacture. 2009. No. 3. P. 50-51.

6. Krieger A.V., Belov A.N. Some properties molo-kosvertyvayushchikh of enzymes // Cheese making and butter manufacture. 2011. No. 5. P. 29-31.

7. GOST 32940-2014. Milk goat crude. Specifications. M. : Standartinform, 2015. 8 p.

8. GOST P 52054-2003. Cow genuine milk - raw materials. M. : Publishing house of standards, 2003. 7 p.

9. GOST 31449-2013. Crude cow's milk. Specifications. M. : Standartinform, 2013. 8 p.

10. GOST ISO 11815-2015. Milk. Determination of general molokosvertyvayushchy activity of beef aboma-sal enzyme. M. : Standartinform, 2015. 10 p.

Shchetinina Elena Mikhaelovna, the Assistant, the Altai State Technical University of I.I. Polzunov, lifedea@mail.ru; Hamagayeva Irina Sergeyevna,

Doktor of Engineering Siense, Professor, East Siberian state university of technologies and management, tmmp@esstu.ru.

Статья поступила в редакцию 16 мая 2016 г.