Исследование физико-химических и коллоидных свойств кисломолочных составов, предназначенных для обработки коллагенсодержащего сырья

Многие исследователи и специалисты молочной отрасли в настоящее время решают проблему переработки и утилизации вторичных продуктов, наибольший интерес представляет обезжиренное молоко и молочная сыворотка [1].

Сотрудниками кафедры «Технология кожи, меха и товароведение непродовольственных товаров» Восточно-Сибирского государственного технологического университета разработаны составы [2] для обработки меха, получаемые на основе обезжиренного молока и молочной сыворотки. В настоящей работы представлены физико-химические и коллоидные свойства разработанных кисломолочных составов.

Исследуемые кисломолочные составы были условно обозначены следующим образом: КС – комбинированная сыворотка, полученная ферментацией молочной сыворотки; КМК1 – композиция, полученная культивированием курунговой закваски на обезжиренном молоке; КМК2 – композиция, полученная культивированием курунговой закваски на творожной сыворотке; КМК3 – композиция, полученная культивированием кефирной грибковой закваски на обезжиренном молоке; КМК4 – композиция, полученная культивированием кефирной грибковой закваски на творожной сыворотке [2].

Результаты исследований приведены в сравнении с литературными данными для молочной [3], творожной [4] сыворотки и обезжиренного молока [5] ( МС, ТС, ОМ ).

КС и КМК представляли однородную жидкость, соответственно желто-зеленоватого и молочнобелого цветов, со специфическим запахом сыворотки и кисломолочных продуктов. КМК отличались от КС большей плотностью и вязкостью, что связано со способом получения КМК и используемой для ферментации закваской.

Исследуемая система

Рис. 1. Массовая доля сухого остатка в исследуемых системах

Установлено (рис. 1), что массовая доля сухого остатка в КС и КМК , приготовленных на творожной сыворотке, меньше (6,8-7,4%), чем в композициях на основе обезжиренного молока (8,1-8,5%). Вероятно, сухие вещества исследуемых кисломолочных составов представлены компонентами исходного сырья ( МС , ОМ) - белки (казеин и сывороточные), молочный жир, минеральные соли, органические кислоты, количество которых зависит от эффективности процессов фильтрования и отстаивания при производстве сыров и творога. Наличие этих веществ подтверждается результатами ИК-спектроскопического анализа, который показал полосы поглощения, свойственные для казеинфосфатных комплексов, ароматических кислот, хелатов; а, в—ненасыщенных кислот, Y—лактамов, в-дикетонов, ионизированных кислот и др.

Как показали результаты эксперимента, массовая доля жира в КС и КМК сопоставима с литературными данными для МС (не выше 0,5%), ТС (не выше 0,4%) и ОМ (не выше 0,05%). Такое количество жира не придаст кожевой ткани и волосяному покрову зажиренность, что говорит о пригодности исследуемых составов в процессе пикелевания.

Значение рН КС и КМК составляло 3,10-3,19, а рН вторичного молочного сырья, по литературным данным, значительно выше - 4,7-6,7 [3, 5, 6, 7]. Разница в значениях рН исходного сырья и приготовленных на их основе составов объясняется содержанием молочной кислоты, которое в КС и КМК составляло 2,793,11%, а в МС и ТС (по литературным данным) - 0,18-0,70% и 0,54-0,68%, в ОМ - 0,14-0,60% [3, 5, 6, 7]. Данный показатель является основным при контроле кисломолочных составов, предназначенных для пикелевания коллагенсодержащего сырья, поскольку эффективность пикелевания определяется содержанием кислоты.

Рассматривая КС и КМК как дисперсные системы, в которых частицы дисперсной фазы взвешены в дисперсионной среде, изучали поверхностное натяжение исследуемых систем.

Результаты эксперимента показали (рис. 2), что КС и КМК обладают меньшей величиной поверхностного натяжения по сравнению с водными растворами молочной кислоты.

Рис. 2. Изменение поверхностного натяжения исследуемых систем в зависимости от концентрации молочной кислоты

Возможно, это связано с тем, что поверхностная активность КС и КМК объясняется присутствием молочной кислоты, насыщенных и ненасыщенных алифатических кислот, спиртов, кетонов и других веществ (сывороточные белки), имеющих дифильное строение, т.е полярную часть (функциональные группы) и неполярную часть (углеводородный радикал). А поскольку по отношению к воде исследуемые системы менее полярны, они взаимодействуют с водой слабее, чем молекулы воды между собой, и, следовательно, попадая на поверхность, они уменьшают поверхностное натяжение. Согласно правилу Дюкло-Траубе эта способность обусловлена поверхностной активностью веществ и зависит от длины углеводородного радикала [8].

А.Г. Храмцов с авторами [9] приводит данные поверхностного натяжения МС и ОМ , соответствующих 45,6×10^-3 мДж/м² и 53,6×10^-3 Дж/м². Эти данные отличаются от экспериментальных, полученных для КМК и КС , что обусловлено разным составом функциональных групп исследуемых систем.

По величине поверхностного натяжения (в порядке убывания) исследуемые системы мы расположили в следующей последовательности: вода > молочная кислота >  КС >  КМК3 >  КМК4 > КМК2 >  КМК1 .

Смачивающую способность КС и КМК определяли по изменению угла смачивания на подложках с гидрофильной (обезжиренное стекло) и гидрофобной поверхностью (парафин). Установлено (таблица), что природа подложки оказывает влияние на степень смачивания: угол смачивания на обезжиренном стекле меньше, чем на парафине.

Наилучшей смачивающей способностью относительно гидрофильной (9º) и гидрофобной (34º) поверхностей обладала кисломолочная композиция, приготовленная культивированием курунговой закваски на обезжиренном молоке. Комбинированная сыворотка смачивала поверхности при угле 15° – на обезжиренном стекле и 37° – на парафине.

Таблица

Влияние природы кисломолочных составов на смачивающую способность

Установлено, что изменение концентрации молочной кислоты в исследуемых составах в сторону увеличения приводило к уменьшению угла смачивания поверхностей. Полученная зависимость коррелировала с зависимостью для поверхностного натяжения исследуемых систем, что позволило отнести данные системы к биоПАВ.

Таким образом, комбинированная сыворотка и кисломолочные композиции, предложенные для пикелевания коллагенсодержащего сырья, содержат сухие вещества, ИК-спектры которых показали колебания белковых веществ, ароматических кислот и др., а также групп, свойственных молочной кислоте, содержание которой является основным показателем пригодности составов и должно составлять не менее 2,79-3,11%. Содержание жира в кисломолочных составах незначительно, что позволяет их использовать без ограничений, а по результатам изучения коллоидно-химических свойств - в качестве биоПАВ.