Microstructure analysis of the structured dairy products

Целью данной работы является исследование влияния пищевых стабилизаторов на микроструктуру следующих молочных продуктов: творог с массовой долей жира 9 %, плавленый сыр и желе.

Исследования микроструктуры молочных продуктов имеют непосредственное отношение к определению их качественных характеристик и контролю отдельных технологических процессов молочного производства. До настоящего времени данное направление развивалось довольно слабо, что было обусловлено не только отсутствием четкого описания микроструктуры определенных видов молочных продуктов, но и недостаточно разработанными до конца методами микроструктурного анализа.

С обновлением материально-технической базы на протяжении последних десяти лет появились новые возможности для исследования микроструктуры пищевых продуктов. Такие методы анализа, как электронно-микроскопическое исследование и рентгеноспектральный микроанализ, позволяют получить более полное описание содержания макро- и микроэлементов в продуктах, их пространственное расположение, структуру и прочие характеристики.

Физико-химические показатели объектов исследований и массовая доля в них стабилизаторов структуры

Продукт	Массовая доля		Вид и массовая доля стабилизатора структуры, %
	белка, %	жира, %
Творог	16,7	9	Пирофосфат натрия (0,5; 2,5)
Плавленый сыр	22,0	24	Ксантановая камедь (0,5; 2,5)
Желе	4,5	11	Пектин (0,5; 2,5)

В доступной литературе особое внимание уделяется исследованию микроструктуры сыров. Исследования ведутся также для других видов молочных продуктов (сметаны, творога, сухого молока и т.д.). Среди работ в данном направлении стоит отметить работы академиков Н.Н. Липатова, В.Д. Харитонова, А.Г. Храм-цова и др.

Исследование микроструктуры проводили на следующих объектах: плавленый сыр, творог с массовой долей жира 9 % и желе (табл.). На рисунке 1 приведены микрофотографии творога с массовой долей жира 9 % при использовании пирофосфата натрия с массовой долей 0,5 и 2,5 % с увеличением в 100, 500 и 1500 раз. На нем хорошо видны крупные трещины, расположенные по всей поверхности, шириной 10–80 мкм при массовой доли стабилизатора структуры 0,5 % и 5–60 мкм при массовой доли стабилизатора структуры 2,5 %. Также видно, что при повышении массовой доли стабилизатора структуры снижается количество трещин (рис. 1, а, б, в, г). Творог характеризуется мелкодисперсной структурой, основными компонентами которой являются белки и жир.

Микропустоты на срезах, образованных трещинами, хорошо заметны на рис. 1, д, е, размер которых колеблется в пределах 2–10 мкм. Творог с меньшей массовой долей стабилизатора структуры характеризовался более дисперсной структурой (рис. 1, в, г, д, е). На рис. 1, д, е можно увидеть хаотично расположенные жировые элементы в виде крупных и мелких капель неправильной формы, расположенных на поверхности.

Жировой компонент характеризуется высокой дисперсностью, а размер самих капель не превышает 30 мкм. Типичных прослоек не было обнаружено.

На рисунке 2 представлены микрофотографии плавленого сыра с использованием ксантановой камеди с массовой долей 0,5 и 2,5 % при увеличении в 100, 500 и 1500 раз. На микрофотографиях (рис. 2, а, б) присутствуют области неправильной формы однородной консистенции, соответствующие жировым элементам. В верхней части фотографий на рис. 2, а, в отчетливо видна частица солей фосфорнокислотного кальция, шириной около 10 мкм и высотой порядка 50 мкм. Белковая часть характеризуется мелкодисперсной структурой, содержание которой при стабилизаторе структуры с массовой долей 2,5 % наблюдалось больше, чем при 0,5 % массовой доли стабилизатора структуры (рис. 2, д, е).

в

г

д                                                  е

Рис. 1. Микроструктура творога с массовой долей жира 9 % с массовой долей стабилизатора структуры 0,5 (а, в, д) и 2,5 % (б, г, е) при кратности увеличения: а – 100 раз; б – 500; в – 1500 раз

б

д                                           е

Рис.2. Микроструктура плавленого сыра с массовой долей стабилизатора структуры 0,5 (а, в, д) и 2,5 % (б, г, е) при кратности увеличения: а – 100 раз; б – 500; в – 1500 раз

Соли фосфорнокислотного кальция хорошо выявляются в плавленых сырах в виде характерных образований, сходных по размерам и форме. Их распределение и количество сильно варьируются в зависимости от применяемой соли-плавителя [2].

Из теоретических данных следует, что в процессе плавления сыра диаметр частиц солей фосфорнокислотного кальция незначительно уменьшается. Более интенсивно они уменьшаются при использовании лимоннокислого натрия [1,3].

При использовании динатрийфосфата количество отложений резко повышается в начале процесса плавления, в дальнейшем незначительно снижается, а к концу процесса снова увеличивается [2].

Различное действие солей-плавителей на количество отложений солей фосфорнокислотного кальция в плавленом сыре объясняется образованием кальциевых солей разной природы. На количество отложений фосфорнокислотного кальция оказывает влияние зрелость сыра, взятого для плавления. Однако общая динамика действия солей-плавителей прослеживается. На микрофотографии (рис. 2, д) хорошо видны жировые включения, размер которых составляет 5–20 мкм. Также присутствуют соли кальция в виде белых частиц размером 5–8 мкм.

При повышении массовой доли стабилизатора структуры выше и их содержание (рис. 2, е). Микропустоты неправильной формы характеризуются хаотичным расположением. Их размер варьируется от 2 до 8 мкм.

На рисунке 3 приведены микрофотографии желе с использованием пектина с массовой долей 0,5 и 2,5 % с увеличением в 100, 500 и 1500 раз. На микрофотографиях видно, что в структуре желе присутствует большое количество воздушных пустот неправильной формы, размер которых варьируется от 3–5 до 50–70 мкм.

д                                                  е

Рис. 3. Микроструктура желе с массовой долей стабилизатора структуры 0,5 (а, в, д) и 2,5 % (б, г, е) при кратности увеличения: а – 100 раз; б – 500 раз; в – 1500 раз

В желе с большей массовой долей стабилизатора структуры преобладают более мелкие пустоты (рис. 3, б). Отсутствие жировых элементов связано с достаточно низким содержанием жира в желе – 4–5 %. В желе также прослеживается белковая часть с дисперсной структурой, соответствующая более светлым областям на микрофотографиях. В желе с массовой долей стабилизатора структуры 2,5 % белковые элементы выделялись сильнее, чем при 0,5 % массовой доли стабилизатора структуры.

Таким образом, применение пищевых стабилизаторов ведет к существенным изменениям в структуре молочных продуктов. Пирофосфат натрия и показал наибольшую эффективность в гелеобразующем процессе. После его применения в полученной микроструктуре наблюдается меньшее число микропустот и трещин, данный факт показан на примере творога с массовой долей жира 9 %, что свидетельствует о существенном повышении вязкости вещества.