CC BY
134
BemnuxßryWT/Proceedmgs of VSUET, № 3, 2016l
Оригинальная статья/Original article_
УДК 637.1
DOI: http://doi.org/10.20914/2310-1202-2016-3-164-169
Влияние микропартикулята на кислотную коагуляцию белков _молока при производстве творога_
Аркадий Н. Пономарев, 1 [email protected] Елена И. Мельникова, 1 [email protected] Екатерина Б. Станиславская, 1 [email protected] _Евгений Г. Коротков_2 [email protected]_
1 кафедра технологии продуктов животного происхождения, Воронеж. гос. ун-т. инж. техн., пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 2394066, Россия
ОАО Молочный комбинат «Воронежский», ул. 45 Стрелковой Дивизии, 259, г. Воронеж, 394016, Россия Реферат. Одно из актуальных направлений переработки сыворотки - модификация ее состава и свойств для применения в технологии творога. Модификация состава и свойств сыворотки предусматривала ультрафильтрационное концентрирование и последующую микропартикуляцию полученного концентрата. Подобранные режимы позволили получить частицы микропартикулята сывороточных белков по форме и размерам схожие с жировыми шариками. Микропартикулят сывороточных белков предложено использовать в технологии творога. Исследовали влияние массовой доли микропартикулята сывороточных белков на процесс ферментации и образование кислотного сгустка при производстве обезжиренного творога. Наиболее активный рост титруемой и активной кислотности наблюдался у образцов творожных сгустков с массовой долей микропар-тикулята сывороточных белков от 10 до 15%. Анализ органолептических показателей творожных сгустков позволил сделать вывод, что внесение микропартикулята сывороточных белков придает сгустку более гладкий вид, увеличивает густоту, придает сливочный вкус. В течение самопрессования встроенные внутрь частицы микропартикулята сывороточных белков препятствуют процессу уплотнения, и массовая доля влаги в твороге повышается. Применение микропартикулята сывороточных белков интенсифицирует процесс сквашивания творожного сгустка и увеличивает выход готового продукта на 20 - 30 %. Применение микропартикулята сывороточных белков для обогащения нормализованной смеси при производстве творога позволяет расширить ассортимент низкокалорийных белковых продуктов, способствует интенсификации процесса сквашивания обогащенной нормализованной смеси, увеличению выхода творога и его биологической ценности. Ключевые слова: микропартикулят сывороточных белков, творог, кислотная коагуляция белка_
The nfluence of microparticulate on acid coagulation of milk proteins _in curd manufacture_
Arkadii N. Ponomarev, 1 [email protected] Elena I. Melnikova, 1 [email protected]
Ekaterina B. Stanislavskaia, 1 [email protected]
Evgenii G. Korotkov_2 [email protected]
1 Voronezh state university of engineering technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394066, Russia
2 JSC Dairy plant "Voronezhsky ", 394016, Voronezh, st. 45 Strelkovoy Divisii, 259_
Summary. One of the important trends of whey processing is the modification of its composition and properties for the applications in curd technology. Modification of whey composition and properties included ultrafiltration concentration and subsequent micro-particulation of the concentrate obtained. Selected modes allowed to obtain particles of microparticulate of whey proteins similar to fat globules in shape and size. Whey proteins microparticulate was proposed to use in curd technology. The influence of mass fraction of whey proteins microparticulate on the process of fermentation and acid clot formation in the production of low-fat curd was investigated. The most intensive growth and titratable and active acidity was observed in samples of curd clots with a mass fraction of whey proteins microparticulate from 10 to 15%. The analysis of organoleptic characteristics of curd clots led to the conclusion that the introduction _ of whey proteins microparticulate gives a smooth appearance to the clot, increases the density, adds a creamy taste. In the process of self-pressing _ of whey proteins microparticulate particles embedded inside impede the process of densification, and the mass fraction of moisture in the curd increases. Application _ of whey proteins microparticulate intensifies the process of curd clot formation and increases the yield of the finished product by 20 - 30%. Application _ of whey proteins microparticulate for enrichment of normalized mixture in the production of curd allows to expand the range of low-calorie protein products contributes to the intensification of the process of ripening of enriched normalized mixture,
increases the yield of curd and its biological value._
Keywords: whey proteins microparticulate, curd, protein acid coagulation_
Для цитирования Пономарев, А.Н., Мельникова Е.И., Станиславская Е.Б., Коротков Е.Г. Влияние микропартикулята на кислотную коагуляцию белков молока при производстве творога // Вестник ВГУИТ. 2016. № 3. С. 164-169. ао1:10.20914/2310-1202-2016-3-164-169
164
For citation
Ponomarev A.N., Melnikova E.I., Stanislavskaia E.B., Korotkov E.G. The nfluence of microparticulate on acid coagulation of milk proteins in curd manufacture. Vestnik VSUET [Proceedings of VSUET]. 2016. no. 3. pp. 164-169. (in Russian). doi:10.20914/2310-1202-2016-3-164-169
БД Agris
BecmHunJBry^T/Proceedings of VSUET, № 3, 2016
Введение
Сложившаяся экономическая ситуация в РФ привела к снижению покупательской способности населения на молокоемкие продукты высокой ценовой категории, в том числе, творога. Реализация ресурсосберегающих технологий в производстве этой ассортиментной группы продуктов имеет большое научное и практическое значение.
Традиционный способ производства творога методом кислотной коагуляции предусматривает высокие нормы расхода сырья - 65007500 кг на тонну готового продукта, значительные потери белка и жира вместе с творожной сывороткой. Одним из перспективных ингредиентов, позволяющих снизить затраты сырья и улучшить органолептические показатели и качество готового продукта, в том числе, излишне кислый вкус и грубую консистенцию, является микропартикулят сывороточных белков [1-2].
Объекты и методы экспериментальных исследований. В качестве объектов исследования были выбраны микропартикулят сывороточных белков Ь обезжиренная смесь для творога, обогащенная микропартикулятом.
Микропартикуляция - процесс термомеханической обработки белкового комплекса
молочной сыворотки, предусматривающий нагревание с последующим механическим воздействием с целью микрогранулирования. При тепловой обработке УФ-концентрата сыворотки молекулы сывороточных белков денатурируют (разворачиваются), а затем начинают скапливаться в агрегаты. С помощью последующего механического воздействия возможно получить частицы микропартикулята, по размеру и форме схожие с жировыми шариками (средний диаметр частиц микропартикулята составил 2,5 мкм) [3]. Термомеханическая обработка УФ-концентрата позволяет улучшить его органолеп-тические свойства, усиливает белизну [4] и придает продукту приятный «ореховый» аромат. Полученный микропартикулят характеризуется высокой массовой долей сывороточных белков (таблица 1), сбалансированных по аминокислотному составу и выполняющих многочисленные функции в организме человека [5].
При выполнении работы использованы стандартные и общепринятые в исследовательской практике физические и физико-химические, химические, микробиологические, физиологические и технологические методы исследования.
Состав микропартикулята Сошро8Шоп of the microparticulate
Таблица 1. Table 1.
Наименование показателя Ind^ter Значение показателя Мех value
Массовая доля сухих веществ, % Mass fraction of solids, % 15,3
Массовая доля белка, %, 9,7
Mass fraction of protein, % в т. ч. казеин including casein 0,7
сывороточные белки serum proteins 8,9
небелковый азот non-protein nitrogen 0,1
Массовая доля жира, % Mass fraction of fat, % 0,1
Массовая доля лактозы, % Mass fraction of lactose, % 4,7
Массовая доля макроэлементов, %, в т. ч.: Mass fraction of macronutrients, %, including кальций calcium 0,067
калий potassium 0,091
магний magnesium 0,012
фосфор phosphorus 0,042
BeemHunJBTy^T/Proceedings of VSUET, № 3, 20Î6L
Результаты исследований
Микропартикулят сывороточных белков вносили в нормализованную смесь для творога в количестве от 5 до 15%. Смесь заквашивали DVS-культурой «Probat 801» компании «Danisco», состоящей из следующих штаммов микроорганизмов: Lactococcus lactis lactis, Lactococcus lactis cremoris, Lactococcus lactis diacetylactis,
Leuconostoc mesenteroides cremoris. Заквашивание производили при температуре 30 ± 2 °С.
Исследовали влияние массовой доли микропартикулята на процесс ферментации и образование кислотного сгустка при производстве обезжиренного творога. Ввиду известных пребиотиче-ских свойств микропартикулята повышение его массовой доли интенсифицировало процесс сквашивания нормализованной смеси (рисунок 1).
й н
<5 £ S -h
S3
^ У
ZJ C3
S
« Ü a <3
у-н
130 110 90 70 50 30 10
6,9
6,4
5,9
5,4
4,9
4,4
M a
a
£
и
>
I a
к а Я о Й в
H
и <
4
6
8
10
12
14
Продолжительность сквашивания, ч ТИе duration of ripening, h
5%
10%
15%
контроль
Рисунок 1 Влияние массовой доли микропартикулята на изменение титруемой и активной кислотности смеси в процессе сквашивания
Figure 1 Influence of mass fraction of microparticulate on change of titratable and active acidity of the mixture during the fermentation process
Наиболее активный рост титруемой и активной кислотности наблюдался у образцов творожных сгустков с массовой долей микро-партикулята от 10 до 15%.
Расчет лактосбраживающей активности позволил сделать вывод о том, что с увеличением
массовой доли микропартикулята сывороточных белков возрастает содержание молочной кислоты, а следовательно, и количество сброженной лактозы (таблица 2).
Показатели лактосбраживающей активности Indicators lactobacilius activity
Таблица 2. Table 2.
0
2
Массовая доля микропартикулята,% Mass fraction of microparticulate Начальная кислотность творожных сгустков, °Т The initial acidity of the clots, °Т Конечная кислотность творожных сгустков, °Т The final acidity of the clots, °Т Количество образовавшейся молочной кислоты, г / 100 см3 The amount of formed lactic acid, g / 100 от3 Количество сброженной лактозы, г / 100 см3 The quantity of fermented lactose, g / 100 сш3
0 (контроль) 17 92 0,675 0,641
5 18 100 0,738 0,701
10 19 106 0,783 0,744
15 20 112 0,828 0,787
BeemHUKjBTy^T/Proeeedings of VSUET, № 3, 2016L
Молочная кислота снижает отрицательный заряд казеиновых мицелл, что приводит к образованию геля. Частицы микропартикули-рованного сывороточного белка участвуют в формировании казеинового сгустка - они внедряются в белковую матрицу, функционируя подобно жировым глобулам.
Равномерно распределяя воду в казеиновой матрице, частицы микропартикулята способствуют развитию эластичной структуры и улучшению текстуры [6].
Исследовали влияние массовой доли микропартикулята на реологические свойства 0,45
л
И
, л
ri А.
- 1-н
О *
§ -1я 0,25
0,4 0,35 0,3
к ®
5 и
— (И
К ' >
S £
s 13
н g £
0,2 0,15 0,1 0,05 0
творожного сгустка. Измерение эффективной вязкости проводили на ротационном вискозиметре при градиенте скорости сдвига, равном 48,6 с-1. Анализ кривых позволяет сделать вывод о том, что на начальном этапе процесса сквашивания вязкость не меняется - это соответствует индукционному периоду, при котором еще не наблюдается образование сгустка. Далее частицы микропартикулята интенсифицируют рост эффективной вязкости до достижения ее максимального значения (рисунок 2).
14
4 6 8 10 12
Продолжительность сквашивания, ч The duration of ripening, ч
• контроль control sample ■ 5% й 10% )( 15%
Рисунок 2. Изменение эффективной вязкости творожных сгустков в процессе сквашивания Figure 2. The change of effective viscosity of clots in the fermentation process
Наиболее активно способны образовывать пространственную структуру образцы творожных сгустков с массовой долей микропар-тикулята от 10 до 15%.
Для выявления устойчивости образовавшегося сгустка к синерезису в процессе хранения определяли его влагоудерживающую способность (рисунок 3).
л
н о
о =
о
О W 2 «
Я ъ
3 § 2 u ■я и а о = м я н
» £
« С'
о -
CS
4 СО
S
о
"3
«4-
о ¡¡я л
S 13
(Я W М о а ^
4,5 4
3,5 3
2,5 2 1,5 1
0,5 0
10
15
20
Продолжительность, мин Duration, min
контроль control sample ■ 5% 10%
25
15%
30
Рисунок 3. Влагоудерживающая способность сгустков Figure 3. Моisturе retention capacity of clots
5
BecmHunJBTy^r/Proceedings of VSUET, № 3, 20Î6L
Встроенные в пространственную структуру сгустка частицы микропартикулята препятствуют процессу уплотнения, при этом массовая доля влаги в продукте повышается, а вла-гоудерживающая способность улучшается.
Густота thick 10
Сливочность creamy
Анализ органолептических показателей творожных сгустков (рисунок 4) позволяет сделать вывод, что внесение микропартикулята сывороточных белков придает сгустку более гладкий вид, увеличивает густоту, придает сливочный вкус.
Кислый вкус sour taste
Гладкость smoothness
контроль control sample 5% МП 10% МП 15% МП
рочность strength
Рисунок 4. Органолептические показатели сгустков в зависимости от массовой доли микропартикулята сывороточных белков
Figure 4. Organoleptic characteristics of clots depending on the mass fraction of whey proteins microparticulate Выводы
Выполненные исследования подтверждают целесообразность использования микро-партикулята сывороточных белков при
производстве обезжиренного творога. Применение микропартикулята интенсифицирует процесс сквашивания творожного сгустка и увеличивает выход готового продукта на 20-30%.
ЛИТЕРАТУРА
1 Храмцов А.Г. Новации молочной сыворотки. СПб.: ИД Профессия, 2016. 490 с.
2 Дымар О.В. Технологические аспекты использования микропартикулятов сывороточных белков при производстве молочных продуктов // Молочная промышленность. 2014. № 6. С. 19-21.
3 Лосев А.Н., Пономарев А.Н., Мельникова Е.И., Станиславская Е.Б. Микропартику-ляция творожной сыворотки // Молочная промышленность. 2015. № 9. С. 42-43.
4 Bayoumi Н.М., Mohamed A.G., Sheikh M.M.E., Farrag A.F. et al. Effect of ultrafiltration permeates on the quality of chocolate milk // Journal of American Science. 2011. V. 7. № 7. P. 609-615.
5 Hurley W.L. Milk protein // Rijeka, Croatia: InTech. 2012. V. 1. 352 p.
6 Лосев A.H., Мельникова Е.И., Станиславская Е.Б., Коротков Е.Г. Творог с микро-партикулятом сывороточных белков // Молочная промышленность. 2016. № 1. С. 36-38.
REFERENCES
1 Khramcov A.G. Novacii molochnoj syv-orotki [Innovations of milk whey]. Saint-Petersburg, Professiya, 2016. 490 p. (in Russian)
2 Dymar O.V. Technological aspects of the use of microparticulates whey protein in the manufacture of dairy products. Molochnaja promyshlennost' [Dairy industry] 2014, vol.6, pp.19-21/ (in Russian)
3 Losev A.N., Ponomarev A.N., Mel'nikova E.I., Stanislavskaja E.B. Microparticulation of cheese whey. Molochnaja promyshlennost' [Dairy industry] 2015, vol.9, pp.42-43. (in Russian)
4 Bayoumi H.M., Mohamed A.G., Sheikh M.M.E., Farrag A.F. et al. Effect of ultrafiltration permeates on the quality of chocolate milk. Journal of American Science, 2011, vol. 7, no. 7, pp. 609-615.
5 Hurley W.L. Milk protein. Rijeka, Croatia: InTech,, 2012, vol. 1, 352 p.
6 Losev A.N., Mel'nikova E.I., Stanislavskaja E.B., Korotkov E.G. Cottage cheese with whey proteins microparticulate Molochnaja promyshlennost' [Dairy industry] 2016, vol. 17, pp.36-38. (in Russian).
BecmHunJBTy^T/Proceedings of VSUET, № 3, 2016L
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Аркадий Н. Пономарев д.т.н., зав. кафедрой технологии продуктов животного происхождения, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия, [email protected]
Елена И. Мельникова д.т.н., профессор кафедры технологии продуктов животного происхождения, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия, [email protected]
Екатерина Б. Станиславская к.т.н., доцент кафедры технологии продуктов животного происхождения, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия, [email protected] Евгений Г. Коротков ведущий специалист ОТКиР ОАО "Молочный комбинат "Воронежский", г. Воронеж, ул. 45 Стрелковой Дивизии, д. 259.
КРИТЕРИЙ АВТОРСТВА
Аркадий Н. Пономарев предложил методику проведения эксперимента и организовал производственные испытания Екатерина Б. Станиславская обзор литературных источников по исследуемой проблеме, провёл эксперимент, выполнил расчёты
Елена И. Мельникова консультация в ходе исследования Евгений Г. Коротков написал рукопись, корректировал её до подачи в редакцию и несёт ответственность за плагиат
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. ПОСТУПИЛА 17.07.2016
ПРИНЯТА В ПЕЧАТЬ 23.08.2016
INFORMATION ABOUT AUTHORS
Arkadii N. Ponomarev doctor of technical science, head of Department of technology of animal products, Voronezh state university of engineering technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, Russia, [email protected]
Elena I. Melnikova doctor of technical science, Professor of Department of technology of animal products, Voronezh state university of engineering technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, Russia, [email protected]
Ekaterina B. Stanislavskaya candidate of technical science, associate professor of Department of technology of animal products, Voronezh state university of engineering technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, Russia, [email protected]
Evgenii G. Korotkov leading specialist Otter, OAO Dairy plant "Voronezh", Voronezh, St. 45 Infantry Division, d. 259.
CONTRIBUTION
Arkadii N. Ponomarev proposed a scheme of the experiment and organized production trials
Ekaterina B. Stanislavskaya review of the literature on an investigated problem, conducted an experiment, performed computations
Elena I. Melnikova consultation during the study Evgenii G. Korotkov wrote the manuscript, correct it before filing in editing and is responsible for plagiarism
CONFLICT OF INTEREST
The authors declare no conflict of interest.
RECEIVED 7.17.2016
ACCEPTED 8.23.2016
