Теплове обробляння молока

Теплове обробляння (пастеризація і стерилізація) сировини є обов’язковим у промисловому виробництві молочних продуктів. Разом з тим тривалий вплив високих температур часто спричиняє небажані зміни складових частин молока, його фізико-хімічних, органолептичних і технологічних властивостей. Тому у процесі всіх видів теплового обробляння прагнуть максимально зберегти вихідні властивості молока, його харчову і біологічну цінність.

Сироваткові білки. У процесі пастеризації і стерилізації сироваткові білки піддаються порівняно глибоким змінам. Спочатку відбувається їх денатурація, тобто конформаційні зміни молекул з порушенням четвертинної, третинної та вторинної структур. Денатурація більшості сироваткових білків починається при порівняно низьких температурах нагрівання. Ступінь денатурації білків залежить від температури і тривалості її впливу на молоко.

Із сироваткових білків найбільш термолабільними є імуноглобуліни і сироватковий альбумін. β-лактоглобулін і α-лактальбумін належать до більш термостабільних білків.

У результаті структурних змін, спричинених денатурацією, у молекулах білка звільняються раніше «сховані» функціональні групи: SН-групи цистеїну, ε-аміногрупи лізину, гідроксильні групи серину та ін. Внаслідок звільнення сульфгідрильних груп і виділення з них сірководню молоко набуває смаку кип'яченого продукту або присмаку пастеризації. У результаті взаємодії SH-груп і інших реакційноспроможних груп настає агрегація денатурованих білків, тобто ступінь їх дисперсності зменшується.

Першою стадією теплової агрегації сироваткових білків є утворення ланцюгових агрегатів завдовжки 35–200 нм. За подальшого розвитку денатурації ланцюги з'єднуються в більші ниткоподібні агрегати, які поступово стають компактнішими, пластівцеподібними. Останньою стадією агрегації денатурованих білків є коагуляція.

Казеїн. На відміну від звичайних глобулярних білків казеїн є дуже термостійким білком. Для його коагуляції необхідна витримка молока при температурі 130 °С протягом 2–88 хв. Проте теплова обробка при високих температурах змінює склад і структуру казеїнаткальційфосфатного комплексу. Від нього від’єднується захисні глікомакропептиди, органічний фосфор і кальцій, на поверхні міцел казеїну осаджуються денатурований β-лактоглобулін, колоїдний фосфат кальцію і т. ін. Перелічені зміни спричиняють як дезагрегацію, так і агрегацію міцел казеїну. У результаті переважного процесу агрегації збільшуються розмір частинок казеїну і в'язкість молока.

Зміна структури і розміру міцел казеїну впливає на технологічні властивості молока, наприклад на швидкість одержання сичужного згустку. Після теплової обробки тривалість сичужного зсідання молока збільшується у кілька разів порівняно з тривалістю сичужного зсідання сирого молока (стерилізоване молоко практично втрачає здатність до сичужного зсідання). Збільшення тривалості зсідання молока пояснюється (поряд зі зміною сольового складу) комплексоутворенням денатурованого β-лактоглобуліну з χ-казеїном, в результаті чого погіршується його атакованість сичужним ферментом. Теплова обробка також впливає на структурно-механічні і синеретичні властивості кислотного і кислотно-сичужного згустків – на міцність та інтенсивність відділення сироватки. Як показує практика, казеїн не завжди термостійкий, іноді відбувається його коагуляція під час нагрівання свіжого молока до порівняно низьких температур (105 °С і нижче), а також під час УВТ-обробляння і стерилізації згущеного молока.

Зниження рН молока, особливо в результаті молочнокислого бродіння вуглеводів, негативно позначається на його термостійкості. Утворена молочна кислота зменшує негативний заряд міцел казеїну і порушує сольовий баланс молока: частина колоїдних солей кальцію переходить в іонно-молекулярний стан, а фосфати кальцію набувають кращої розчинності і більшого ступеня дисоціації. Наприклад, гідрофосфат кальцію може переходити в дигідрофосфат, що у порівнянні з першою сіллю утворить підвищену кількість іонів кальцію.

Зниженню термостійкості молока також сприяє підвищений (більш як 0,9 %) вміст термолабільних сироваткових білків.

Отже, основними причинами низької термостійкості казеїну (молока) є порушення сольового і білкового складу, а також підвищення кислотності.

Солі. У процесі теплового обробляння молока змінюється в першу чергу склад солей кальцію. Ці зміни можуть мати незворотний характер. У плазмі молока порушується співвідношення форм фосфатів кальцію.

Фосфат кальцію, що утворився, агрегує і у вигляді колоїду осаджується на міцелах казеїну. При цьому відбувається незворотна мінералізація казеїнаткальційфосфатного комплексу, що призводить до порушення структури міцел і зниження термостійкості молока. Частина фосфату кальцію випадає на поверхні теплообмінних апаратів, утворюючи разом з денатурованими сироватковими білками відкладення, так званий молочний камінь і молочний пригар.

Отже, у результаті пастеризації і стерилізації в молоці знижується кількість іонно-молекулярного кальцію (на 11–50 %), що погіршує здатність молока до сичужного зсідання. Тому для вироблення сиру в пастеризоване молоко вносять розчинні солі кальцію у вигляді водного розчину CaCl₂ для відновлення сольового балансу.

Лактоза. У процесі високотемпературної пастеризації молока, особливо у процесі стерилізації, відбувається ізомеризація лактози шляхом переміщення в глюкозному залишку водню від другого вуглецевого атома до першого із утворенням лактулози.

У процесі тривалого високотемпературного обробляння молока відбувається взаємодія лактози з амінокислотами із утворенням меланоїдинів, які змінюють колір та певною мірою запах молока. Інтенсивність забарвлення молока залежить від температури та тривалості нагрівання. Вона може підсилюватися під час зберігання молока. Механізм утворення та хімічний склад меланоїдинів остаточно не встановлені. З'ясовано, що реакція проходить двома стадіями. Темнозабарвлені меланоїдини утворюються в результаті цілого ряду окисно-відновних реакцій між сполуками, що містять вільні карбонільні та амінні групи. Як карбонільні сполуки в харчових продуктах можуть бути вуглеводи і продукти окиснення жирів. Найактивніші пентози (ксилоза і рибоза), потім глюкоза, галактоза, лактоза і фруктоза. Джерелом аміногруп є амінокислоти (гліцин, лейцин, лізин, аланін, глютамінова кислота та ін.), білки, пептиди, аміни.

До проміжних продуктів реакції Майара належать альдегіди та кетони (ацетальдегід, бензальдегід, фурфурол, метилоксифурфурол, ацетон, ацетоїн, діацетил, мальтол та ін.), кислоти (піровиноградна, левулинова, оцтова, мурашина, молочна), лактони та ін. Більшість із них виявлено в пастеризованому і стерилізованому молоці, деякі мають виражений смак і запах.

Стерилізація молока також спричиняє розщеплення лактози з утворенням вуглекислого газу і кислот — мурашиної, молочної, оцтової та ін. При цьому кислотність молока збільшується на 2–3 °Т.

Жир. Теплова обробка істотно не впливає на жир молока. У процесі пастеризації тригліцериди молочного жиру хімічно майже не змінюються. Тривала витримка при високих температурах і стерилізація молока незначно гідролізують тригліцериди і змінюють їх жирно-кислотний склад. При цьому збільшується кількість дигліцеридів і на 2–3 % знижується вміст у тригліцеридах ненасичених жирних кислот (внаслідок їх переходу під час руйнування подвійних зв'язків у насичені і часткові окиснювання в альдегіди й кетони). За тривалого зберігання стерилізованого молока відбувається подальший гідроліз тригліцеридів і окиснювання ненасичених жирних кислот з нагромадженням різноманітних альдегідів і кетонів.

У процесі високотемпературного теплового обробляння молока й вершків також утворюються лактони і метилкетони з відповідних звільнених окси- і кетокислот.

Під час теплового обробляння молока змінюються оболонки кульок жиру. Навіть при низьких температурах нагрівання спостерігається перехід білків і фосфоліпідів з поверхні кульок жиру в плазму молока. У процесі пастеризації дисперсність жиру підвищується, змінюється склад оболонок – порушені нативні оболонки жирових кульок швидко відновлюються за рахунок адсорбції сироваткових білків і казеїну молочної плазми. Тому ступінь дестабілізації жиру у процесі пастеризації досить незначний. Проте у результаті денатурації білкових компонентів оболонок кульки жиру втрачають здатність склеюватися й відстій вершків сповільнюється.

У процесі стерилізації молока відбувається сильніша денатурація білка оболонок жирових кульок і порушується цілісність деяких оболонок, у результаті чого частина кульок жиру зливається в більші й спостерігається витоплювання жиру.

Вітаміни і ферменти. Теплова обробка приводить до певних втрат вітамінів, які залежать від температури нагрівання та тривалості витримки. Найбільші втрати вітамінів відбуваються під час стерилізації молока в пляшках. УВТ-стерилізація сприяє більшому збереженню вітамінів (табл. 10).

Дата добавления: 2015-05-08