Микроструктурный и порометрический анализ мягких сыров

Введение . Эффективность различных технологий переработки пищевого сырья определяется прежде всего качеством получаемого продукта. Одной из таких технологий является сушка, в процессе которой происходит целый ряд физико-химических и реологических преобразований, которые следует учитывать [1, 2]. Анализ изменений, происходящих на микроуровне, позволяет получить информацию о тех процессах и факторах, которые непосредственно влияют на качество продукта в целом. Микроструктурные исследования пищевого сырья дают возможность проанализировать качественный и количественный состав, структуру и расположение компонентов, входящих в его состав [3].

Цель работы. Получение информации о строении и структуре компонентов, входящих в состав сыров, а также об изменениях, происходящих на микроструктурном уровне после обезвоживания.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи: визуальный анализ микроструктуры по фотографиям; порометричесий анализ сухих сыров.

Методы и результаты исследования . Для получения фотографий микроструктуры использовался растровый сканирующий электронный микроскоп JEOL JSM-6390 LA. Порометрический анализ сыров осуществлялся на анализаторе удельной поверхности и пористых систем ASAP 2020 Micromeritics. Сыры обезвоживались путем циклической баровакуумной сушки с температурой нагрева 50ºС. Продолжительность периодов вакуумирования и избыточного давлений составляла соответственно 30 и 15 мин. При этом величина остаточного и избыточного давлений была равна соответственно 6–7 и 25 кПа [4, 5].

Различные виды сыров характеризуются индивидуальной структурой и расположением компонентов, входящих в их состав. Однако в целом микроструктура сыров представлена на- личием одних и тех же элементов – жировых глобул, кристаллов солей, колоний микроорганизмов и т.д.

На рисунке 1 представлены микрофотографии свежих сыров при кратности увеличения 500.

В свежих сырах была обнаружена упорядоченная структура. По полученным фотографиям визуально выделяются белковый матрикс, микропоры, жировые элементы. Последний компонент наблюдается в виде гладких областей, размер жировых глобул у сыров «Адыгейский», «Рокфор» и «Русский камамбер» достигает до 500, 200 и 250 мкм соответственно. В сыре «Русский камамбер» встречались также мелкие жировые включения диаметром от 3 мкм.

а                                           б

в

Рис. 1. Фотографии микроструктуры сыров до сушки (кратность увеличения – 500): а – Адыгейский; б – Рокфор; в – Русский камамбер

В полученной микроструктуре визуально также наблюдались кристаллы солей, диаметр которых составлял менее 5 мкм. Микропоры на фотографиях визуально не наблюдались вследствие высокого влагосодержания.

Микроструктура сыров после обезвоживания представлена на рисунке 2.

б

а

в

Рис. 2. Фотографии микроструктуры сыров после сушки (кратность увеличения – 500): а – Адыгейский; б – Рокфор; в – Русский камамбер

На фотографиях, представленных на рисунке 2, визуально обнаружены микропустоты со средним диаметром порядка 15±10 мкм у сыра «Адыгейский». Что касается сыров «Рокфор» и «Русский камамбер», то для них средний диаметр микропор составил соответственно 20±15 и 25±15 мкм.

В сырах «Адыгейский» и «Рокфор» достаточно хорошо сохранилась упорядоченная структура, несмотря на появление разломов в некоторых областях. После обезвоживания кристаллы солей наблюдаются более явно, чем до сушки, однако жировые глобулы просматриваются хуже. После обезвоживания расположение микропор имеет более хаотичный характер, в некоторых областях наблюдаются крупные пустоты.

Наибольшим изменениям подверглась структура сыра «Русский камамбер». После обезвоживания произошло заметное повреждение первичной структуры с образованием множества хаотично расположенных микропор. Жиро- вые элементы после воздействия температуры сформировали крупные скопления без четко выделенных границ.

С помощью порометрии были также определены размеры микропор, их объем и площадь. На рисунке 3 изображена изотерма сорбции сыра «Адыгейский» при проведении порометрии, а в таблице – результаты анализа всех сыров.

Проведенный анализ сухих сыров позволил установить объем пор и площадь их поверхности для различных диапазонов диаметра пор. Установлено, что для сыра «Адыгейский» наибольший объем пор (0,052778 см3/г) приходится на наименьший их диаметр – от 40,3 до 23,7 мкм. Для сыра «Рокфор» наибольший объем пор приходится на диаметр 79,7–40,5 мкм, для сыра «Русский камамбер» – на самые крупные поры диаметром 1425,3–632,8 мкм. Последний сыр характеризовался также наименьшей площадью поверхности пор среди всех исследованных сыров.

Рис. 3. Изотерма сорбции при порометрии сухого сыра «Адыгейский»

Результаты порометрии сухих мягких сыров

Диапазон диаметра пор, мкм	Средний диаметр пор, мкм	Объем пор, см3/г	Площадь поверхности, м2/г
Адыгейский
536,9–330,4	385,3	0,002028	0,211
330,4–211,6	245,0	0,004978	0,482
211,6–126,4	147,7	0,01059	1,521
126,4–76,4	89,2	0,019444	3,969
76,4–40,3	47,8	0,036639	14,377
40,3–23,7	27,9	0,052778	23,104
Рокфор
450,1–328,2	369,7	0,001457	0,158
328,2–216,6	249,4	0,002790	0,448
216,6–137,0	158,8	0,004770	1,201
137,0–79,7	93,5	0,009169	3,922
79,7–40,5	48,1	0,018433	15,331
40,5–23,7	27,9	0,016612	23,831
Русский камамбер
1425,3–632,8	757,8	0,000285	0,015
632,8–388,6	453,2	0,000274	0,024
388,6–265,4	303,4	0,000211	0,028
265,4–218,0	236,8	0,000099	0,017
218,0–130,0	151,7	0,000207	0,054
130,0–80,3	93,1	0,000135	0,058
80,3–41,7	49,0	0,000133	0,109
41,7–25,8	29,8	0,000092	0,124
25,8–15,7	18,2	0,000063	0,139

Выводы . Таким образом, была исследована микроструктура мягких сыров, установлены размеры элементов и микропор, входящих в их состав. Обезвоживание способствует нарушению упорядоченной структуры продукта и появлению разломов и деформаций сухого скелета, жировые элементы в большинстве случаев сливаются в крупные образования.