Экспериментальное изучение молокосвертывающей активности ферментных препаратов в молоке сельскохозяйственных животных

Автор: Щетинина Елена Михайловна, Хамагаева Ирина Сергеевна

Журнал: Вестник Омского государственного аграрного университета @vestnik-omgau

Рубрика: Технические науки технология производства и переработки пищевых продуктов

Статья в выпуске: 3 (23), 2016 года.

Бесплатный доступ

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.

Еще

Молоко сельскохозяйственных животных, ферментные препараты, молокосвер-тывающая активность, козье молоко, смесевые композиции, сычужное свертывание, концентрат поли- видовой

Короткий адрес: https://sciup.org/142199242

IDR: 142199242

Текст научной статьи Экспериментальное изучение молокосвертывающей активности ферментных препаратов в молоке сельскохозяйственных животных

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 κ-казеина. Молокосвертывающий 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;

– 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, рекомбинантный 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; сычужноговяжий 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 κ -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. Повторность опытов 5-кратная.

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

Таблица 1

Состав молокосвертывающих ферментных препаратов (МФП)

Препарат	Маркировка	Состав, %		Производитель
Препарат	Маркировка	Химозин	Пепсин говяжий	Производитель
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
Препарат	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.
Образец	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 горьковской 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 CHY-MAX 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 CHY-MAX 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
Образец	ОКО	СФ	СГ-50	CHY-MAX
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 (неэнзиматическая) фаза сычужного свертывания, а также образование и строение сычужного сгустка.

Рис. 1. Зависимость молокосвертывающей активности МФ СФ от вида молока сельскохозяйственных животных и смесевых композиций

Рис. 2. Зависимость молокосвертывающей активности ФП СГ-50 от вида молока сельскохозяйственных животных 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.

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

Так как решающая роль в данной технологической операции принадлежит ферментным препаратам, необходимо определить вид, количество ферментного препарата путем исследования его свертывающей активности и синергетических 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 lactis subsp. lactis (Л); Lactococcus lactis subsp. cremoris (К); Lactococcus lactis 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

Таблица 6

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

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

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

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

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.; CHY-MAX – 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 Экспериментальное изучение молокосвертывающей активности ферментных препаратов в молоке сельскохозяйственных животных

Карычев Р.З., Соколова О.М. Молокосвертывающие ферменты компании «Хр. Хансен»//Сыроделие и маслоделие. 2006. № 1. С. 10-12.
Корох Д.А. Ферментные препараты Московского завода сычужного фермента. Современное состояние//Молочная промышленность Сибири: сб. материалов IV специализированного конгр. Барнаул, 2004. С. 142-144.
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.
Красникова Л.В., Гунькова П.И. Микробиология молока и молочных продуктов. СПб.: СПбГУ-НиПТ, 2006. 63 с.
Горина Т.А. Инновации в области молоко-свертывающих ферментов//Сыроделие и маслоделие. 2009. № 3. С. 50-51.
Кригер А.В., Белов А.Н. Некоторые свойства молокосвертывающих ферментов//Сыроделие и маслоделие. 2011. № 5. С. 29-31. ГОСТ 32940-2014.
Молоко козье сырое. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2015. 8 с.
ГОСТ Р 52054-2003. Молоко натуральное коровье -сырье. М.: Изд-во стандартов, 2003. 7 с.
ГОСТ 31449-2013. Молоко коровье сырое. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2013. 8 с. ГОСТ ISO 11815-2015.
Молоко. Определение общей молокосвертывающей активности говяжьего сычужного фермента. М.: Стандартинформ, 2015. 10 с.

Еще

Статья научная