Влияние продолжительности хранения сырого молока на качество кисломолочных продуктов

УДК 637.12

Влияние продолжительности хранения сырого молока

на качество кисломолочных

продуктов

П. И. Гунькова, канд. техн. наук, И. О. Ананченков, К. В. Фролова

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики

Продолжительность хранения сырого охлажденного молока до момента переработки оказывает большое влияние на его технологические свойства, следовательно, и на качество готового продукта.

В процессе хранения молока на фермах и молочных заводах происходит изменение почти всех составных частей и свойств молока. Наиболее значительному изменению подвергаются белки и жир, что ухудшает физико-химические, органолептические и технологические свойства молока.

Распад белков в сыром охлажденном молоке при длительном хранении могут вызвать нативные про-

теиназы молока и протеолитические ферменты психротрофных бактерий родов Pseudomonas, Psychrobacter, Acinetobacter и др. При низких температурах (2...6 °С) происходит переход ß-казеина из мицелл казеина в плазму молока, в результате уменьшается размер мицелл и под действием ферментов ß-казеин распадается на у-казеины и компоненты протеозо-пептонной фракции. Таким образом, в результате протеолиза в сыром молоке при длительном хранении увеличивается количество у-казеинов и протеозо-пептонной фракции, что может отрицательно влиять на скорость кислотной

и оптики

Таблица 1

Среднегодовые значения состава и свойств молока из трех хозяйств Ленинградской области

Моло-кохо-зяйст-во Массовая доля в молоке, % Содержание кальция, мг % Плотность, кг /м Кислотность, °Т Термоустойчивость

сухих веществ общего белка казеина жира

1 11,834 3,20 2,04 3,64 116,01 1027,5 18 +

2 11,935 3,03 1,98 3,62 114,15 1028,0 18 +

3 11,847 3,08 1,99 3,65 120,70 1027,5 18 +

коагуляции белков, синеретические свойства белковых сгустков, термоустойчивость молока и другие его технологические показатели [1-6].

Кроме того, вследствие развития психротрофных бактерий в сыром охлажденном молоке при длительном хранении образуются горькие пептиды и происходит распад аминокислот до соединений, обладающих неприятным гнилостным запахом и вкусом [7-8]. Этот неприятный вкус передается кисломолочным продуктам, приготовленным из длительно хранившегося при низких температурах сырого молока.

В процессе хранения молока нарушается структура оболочек жировых шариков, и происходит гидролиз жира под действием нативных липаз и липаз психротрофных бактерий, приводящий к прогорканию молока. В результате молоко приобретает прогорклый вкус и посторонние запахи (мыльный, рыбный), которые также передаются кисломолочным продуктам [9-11].

Цель исследования - изучение влияния на качество кисломолочных продуктов продолжительности хранения сырого молока с момента его получения.

Объектом исследования служило сырое молоко, поступавшее в различные сезоны в период 2013-2015 гг. на молочный завод от трех хозяйств Ленинградской области, и выработанная из него простокваша «Южная».

Пробы молока хранили при температуре 4±2 °С и после хранения в течение 12, 24 и 48 ч исследовали. В пробах молока контролировали: состав и свойства по сезонам года; средний размер казеиновых мицелл - методом светорассеяния;

термоустойчивость - по алкогольной пробе (в см3 78 %-ного этанола, вызывающего коагуляцию белков молока);

общее количество бактерий методом Брида.

Состав и свойства молока из трех хозяйств Ленинградской области (среднегодовые значения) представлены в табл. 1.

Изменение размера казеиновых мицелл при хранении сырого молока представлено на рис. 1 и в табл. 2.

Как видно из рис. 1 и табл. 2, во всех образцах размер казеиновых мицелл уменьшается в процессе хранения. Наиболее резкое снижение размера мицелл происходит при хранении сырого молока в течение 24 ч с момента его получения (на 2-8%). При этом следует отметить, что чем больше размер казеиновых мицелл в молоке, тем в большей степени они уменьшаются в процессе хранения. Это, вероятно, объясняется различием фракционного состава казеиновых мицелл - более крупные мицеллы содержат больше, чем мелкие, в-казеина, который при понижении температуры, как известно, переходит из мицелл в плазму молока [3].

Освободившийся в-казеин может затем подвергаться воздействию протеаз (содержащихся в молоке и выделяемых микрофлорой) с образованием у-казеинов, протеозо-пептонной фракции и других соединений. Распад казеина в молоке приводит к ухудшению структурно-механических свойств образующихся белковых сгустков, а работа бактериальных протеолитических ферментов сопровождается ухудшением вкуса молока и затем - готовой простокваши.

Изменение термоустойчивости сырого молока в процессе хранения представлено на рис. 2. Исходная термоустойчивость молока трех хозяйств различается: более термоустойчиво молоко хозяйства 1, менее термоустойчиво - молоко хозяйства 3, молоко хозяйства 2 занимает промежуточное положение. Разница в термоустойчивости молока объясняется, вероятно, различным солевым составом. Так, в молоке хозяйства 3 выше содержание кальция по сравнению с молоком двух других хозяйств (табл. 1). Термоустойчивость сырого молока в процессе хранения при низких температурах резко падает. Наиболее резкое (в 2,5-3,5 раза) снижение термоустойчивости происходит при хранении молока в течение 48 ч. Снижение термоустойчивости объясняется изменением кислотности (титруемая кислотность повышалась на 1-2 °Т), белкового и солевого состава молока (из состава казеиновых мицелл выходит в-казеин и коллоидный фосфат кальция) вследствие развития психротрофной микрофлоры.

Изменение общего количества бактерий в процессе хранения сырого молока представлено на рис. 3.

Таблица 2 Изменение размера казеиновых мицелл в процессе хранения сырого молока

Продолжитель- Размер казеино-

ность хранения,ч вых мицелл, нм

12 69,0

24 66,8

48 65,95

Из него видно, что в процессе холодильного хранения сырого молока количество микрофлоры изменяется.

В течение 48 ч оно резко падает, а затем постепенно увеличивается.

Падение общего количества бактерий при хранении в течение 24 ч объясняется отмиранием мезофиль-ных и термофильных бактерий. Затем в условиях более длительного хранения (48 ч) количество бактерий заметно возрастает вследствие развития психротрофных микроорганизмов.

На основании полученных результатов мы сделали предположение (которое затем подтвердилось

6-

5-

4-

3-

2-

1

Хозяйство 1 Хозяйство 2 Хозяйство 3

—]-I-|-.-,-.-1-

12 24 36 48

Продолжительность хранения, ч

Рис. 2. Изменение термоустойчивости молока хозяйств Ленинградской области в процессе хранения

Хозяйство 1 Хозяйство 2 Хозяйство 3

-1-

12 24 36

Продолжительность хранения, ч Рис. 3. Изменение количества бактерий в процессе хранения молока

в ходе дальнейших исследований), что вырабатывать кисломолочные продукты из сырого молока, хранившегося более 2 сут с момента получения, нецелесооб-разно.

Для изучения влияния технологических свойств сырого молока после холодильного хранения на качество кисломолочного продукта (простокваши) получали из него кислотные сгустки и готовую простоквашу. С этой целью исследуемое молоко, хранившееся при температуре 4±2 °С

в течение 24 ч, нормализовали по массовой доле жира, затем пастеризовали при температуре 85...90 °С с выдержкой 2-3 мин, охлаждали до температуры заквашивания, заквашивали при температуре (45 °С) 1,5%-ной закваской термофильных молочнокислых бактерий (Str. thermophilus штамм 24с и Lbm. Bulgaricum штамм 22к в соотношении 4:1) и выдерживали в термостате при этой же температуре до образования сгустка и до-

Таблица 3

Структурно-механические и синеретические свойства полученных кислотных сгустков

Образец Эффективная вязкость, Па^сЧО-3 Степень восстановления структу- Синерезис сгустка, количество выделившейся

Пн 'р Пв ры, % сыворотки, см3

Молоко хозяйства 1

Вариант 1 Вариант 2 566 411 14,9 10,4 16,7 11,6 8,82 6,18 24 35

Молоко хозяйства 2

Вариант 1 Вариант 2 573 397 15,08 9,9 17,2 11,1 9,05 6,11 23 34

Молоко хозяйства 3

Вариант 1 Вариант 2 445 329 10,7 8,3 12,3 9,7 8,90 6,05 25 37

Примечание. Варианты 1 и 2 - кислотные сгустки, выработанные из молока, хранившегося в течение соответственно 12 и 24 ч с момента его получения

Физико-химические показатели простокваши

Таблица 4

Показатель Простокваша «Южная», выработанная из молока

хозяйства 1 хозяйства 2 хозяйства 3

Вариант] Вариант 2 Вариант1 Вариант 2 Вариант1 Вариант 2

Продолжительность сквашивания, ч 3 4 3 3,75 3 5

Кислотность, °Т 110 90 110 90 105 85

Эффективная вязкость, Па^с 566 411 573 397 445 329

Синерезис, см3 выделившейся сыворотки 24 35 23 34 25 37

Примечание. Варианты 1 и 2 - кислотные сгустки, выработанные из молока, хранившегося в течение соответственно 12 и 24 ч с момента его получения

Органолептические показатели простокваши

Таблица 5

Показатель

Консистенция

Вкус и запах

Простокваша «Южная», выработанная из молока

хозяйства 3

хозяйства 2

хозяйства 1

Вариант 2 Вариант1

Сгусток очень слабый, сильное отделение сыворотки

Недостаточно плотная, с отделением сыворотки

,т -> Сгусток слабый, с отделением Вариант2 сыворотки

Вариант1

Плотная

Сгусток слабый, с отделением Вариант2 сыворотки

Вариант1

Плотная, колющаяся

Невыраженный, с посторонними привкусами

Чистый, недостаточно выраженный

Чистый, недостаточно выраженный

Чистый, недостаточно выраженный

Невыраженный, с посторонним привкусом

Чистый кисломолочный

Примечание. Варианты 1 и 2 - кислотные сгустки, выработанные из молока, хранившегося в течение соответственно 12 и 24 ч с момента его получения

стижения величины титруемой кислотности 80 °Т, затем охлаждали и выдерживали при температуре 4±2 °С в течение 24 ч. Титруемую кислотность контролировали каждый час в процессе сквашивания. Контролем служило молоко без хранения.

В кислотных сгустках после окончания сквашивания контролировали:

структурно-механические свойства (эффективную вязкость неразрушенного, разрушенного и восстановленного сгустков, степень восстановления сгустка) на ротационном вискозиметре «Реотест»;

синеретические свойства по интенсивности отделения сыворотки при фильтровании 100 см3 три раза перемешанного сгустка через сухой складчатый бумажный фильтр в течение 30 мин.

В готовой простокваше контролировали:

кислотность;

структурно-механические и синеретические свойства (аналогично анализу сгустков);

консистенцию, внешний вид, вкус и запах.

Результаты исследований представлены в табл. 3-5.

Исследования показали, что хранение сырого молока в течение 24 ч перед переработкой приводит к ухудшению как физико-химических, так и органолептиче-ских показателей качества простокваши.

Менее интенсивное нарастание кислотности в хранившемся молоке вызвано снижением его биологической ценности, вероятно, вследствие развития в процессе хранения психротрофных бактерий.

Как видно из изменения показателей вязкости неразрушенного, разрушенного и восстановленного сгустков (табл. 4), в формировании консистенции сгустков (простокваши) главную роль играют связи конденсационного типа (необратимо разрушающиеся) с нетиксо-трофными свойствами. Восстановление структуры сгустков составило 6,05-9,08%. После хранения всех образцов молока в течение 24 ч уменьшалась способность белков к формированию пространственной структуры во время кислотного свертывания. Об этом свидетельствует снижение эффективной вязкости кислотных сгустков по сравнению с контролем. Кроме того, резко возрастала синеретическая способность сгустков. Снижение эффективной вязкости продукта со-

ставило 27-31%, влагоудерживаю-щая способность упала на 31-32%. Простокваша приобрела посторонний привкус.

Таким образом, хранение сырого молока перед переработкой в течение 24 ч и более с момента его получения отрицательно сказывается на качестве получаемых кисломолочных продуктов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Горбатова, К. К. Физико-химические и биохимические основы производства молочных продуктов: монография/ К. К. Горбатова. - СПб.: ГИОРД, 2003. - 352 с.

2. Горбатова, К. К. Химия и физика молока и молочных продуктов/К. К. Горбатова, П. И. Гунькова. - СПб.: ГИОРД, 2012. - 330 с.

3. П. И. Гунькова, П. И. Биотехнологические свойства белков молока/ П. И. Гунькова, К. К. Горбатова. -СПб.: ГИОРД, 2015. - 216 с.

4. Driessen, F. M. Inactivation of lipases and proteinases /F. M. Driessen // Bull. of the IDF. -1989. - № 238. -P. 71-90.

5. Fox, P. F. Indigenous enzymes in milk: overview and historical aspects / P. F. Fox, A. L. Kelly // Intern. Dairy J. - 2006. -V. 16. - P. 501-516.

6. SHanikove, N. Physiological role of indigenous milk enzymes / N. Silanikove [et al.] // International Dairy J. - 2006. -V. 16. - P. 648-654.

7. Гунькова, П. И. Влияние плаз-мина на свойства молока/ П. И. Гунькова, К. К. Горбатова // Молочная промышленность. - 2009. - № 8. -С. 52-53.

8. Гунькова, П. И. Протеазы молока/ П. И. Гунькова, К. К. Горбатова, С. В. Гуньков // Переработка молока. -2008. - № 12. - С. 24.

9. Шидловская, В. П. Органолеп-тические свойства молока и молочных продуктов/ В. П. Шидловская. -М.: Колос, 2004. - 360 с.

10. Горбатова, К. К. Строение оболочки жировых шариков/ К. К. Горбатова [et al.] // Молочная промышленность. - 2011. - № 1. -С. 48-49.

11. Ward, R. E. Composition, applications, fractionation, technological and nutritional significance of milk fat globule membrane material / R. E. Ward, I. B. Yerman, M. Correding // Advanced Dairy Chemistry. V. 2: Lipids. - New York, 2006. - P. 213238.

Влияние продолжительности хранения сырого молока на качество кисломолочных продуктов

Ключевые слова

кисломолочный продукт; количество бактерий; размер казеиновых мицелл; термоустойчивость; хранение молока

Реферат

Продолжительность хранения сырого охлажденного молока до момента переработки оказывает большое влияние на его свойства и качество получаемых кисломолочных продуктов. Наиболее значительному изменению подвергаются белки и жир. При низких температурах происходит переход ß-казеина из мицелл казеина в плазму молока, в результате уменьшается размер мицелл и под действием ферментов ß-казеин распадается на у-казеины и компоненты протеозо-пептонной фракции. Повышение содержания у-казеинов и протеозо-пептонной фракции отрицательно влияет на скорость кислотной коагуляции белков, синеретические свойства белковых сгустков, термоустойчивость молока и другие его технологические показатели. Кроме того, под действием на-тивных и микробных протеиназ в сыром охлажденном молоке при длительном хранении образуются горькие пептиды и происходит распад аминокислот до соединений, обладающих неприятным гнилостным запахом и вкусом, который передается кисломолочным продуктам. Также в процессе хранения молока нарушается структура оболочек жировых шариков и происходит гидролиз жира под действием нативных липаз и липаз психротрофных бактерий, приводящий к прогорканию молока. В результате молоко приобретает прогорклый вкус и посторонние запахи (мыльный, рыбный), которые также передаются готовым продуктам. В работе показаны изменения в процессе холодильного хранения молока размера казеиновых мицелл на 2-8%, термоустойчивости и количества бактерий. Результаты проведенных исследований позволяют сделать вывод, что использование молока, подвергнутого хранению в течение 24 ч с момента получения, снижает эффективную вязкость продукта на 27-31%, влагоудерживающую способность - на 31-32%, готовый кисломолочный продукт приобретает посторонний привкус.

Авторы

Гунькова Полина Исаевна, канд. техн. наук, Ананченков Иван Олегович, Фролова Крестина Валерьевна, Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, 197001, Санкт-Петербург, Кронверкский пр-т, д. 49, polinagunkova@mail.ru

Influence of Storage Duration on the Quality of Raw Milk Dairy Products

Key words

storage of milk; dairy product; size of the casein micelles; thermal stability; counts of bacteria

Abstracts

Storage duration of raw milk effects significantly on its characteristics and quality of dairy products. It is fat and proteins that expose to the most significant alterations. In raw milk stored at refrigerated temperatures there is a transition of p-casein from the casein micelles to the milk plasma. As a result, the size of micelles reduces and under the influence of the enzymes the decomposition of p-casein into y-casein and components of Proteose-Peptone fractions occurs. The increase in the content of y-caseins and Proteose-Peptone fraction has a negative impact on the rate of acid coagulation of proteins and synergistic characteristics of protein clots. It also has a negative impact on thermal stability of milk and its other technological characteristics. In addition, during long-term storage in chilled raw milk the bitter peptides are forming under the influence of native proteinases and microbial proteinases. It leads to the breakdown of Amino Acids to substances with unpleasant putrid smell and taste. Both smell and taste are transmitted to dairy products. Also during the storage duration the infraction of the structure of the milk fat globules occurs. It leads to hydrolysis of fat under the action of native lipases and lipases of Psychrotrophic bacteria. As a result, the milk becomes rancid and get extraneous smells (for instance, soap or fish one), which are also transferred to the products.

The study shows changes in raw milk which stored at refrigerated temperatures. For example, it presents changes in size of casein micelles to 2-8%, in thermal stability and counts of bacteria. The study indicates that raw milk stored at refrigerated temperatures for 24 hours effects on the dairy products characteristics. Raw milk storage duration reduces effective viscosity of milk to 27-31% and water-holding capacity to 31-32%. Dairy products acquire a foreign flavor.

Authors

Gunkova Polina Isaevna, Candidaye of Technical Science, Ananchenkov Ivan Olegovich, Frolova Krestina Valeryevna,

St. Petersburg State University of Information Technologies, Mechanics and Optics, 49, Kronverksky Prospekt, St. Petersburg, 197001, polinagunkova@mail.ru