Обоснование выбора пектина для производства сыра функционального назначения

МРНТИ 65.63.39                           

Пектины – природные полисахариды, полученные из клеточных стенок растений [1]. Пектин является гидроколлоидом, то есть способен связывать и удерживать влагу [2]. Это особенно важно для мягких сыров, так как они склонны к синерезису при хранении [3]. Пектин соответствует классу анионного полисахарида, обнаруженного в средней пластинке клеточной стенки высших растений, и отвечает за прочность и структуру растительных тканей, действуя как гидратирующий агент и обеспечивая цементирующий материал для целлюлозной сети [4]. Свойства пектина сильно зависят от степени этерификации . Пектины со степенью этерификации более 50% классифицируются как высокоэтерифицированные (НE), тогда как пектины со степенью этерификации менее

50% известны как низкоэтерифицированные (LE) [5].

Концентрация пектина в молоке играет важную роль в стабильности из-за взаимодействий между казеинами и полисахаридами. Выше определенной концентрации пектина взаимодействия истощения могут вызвать дестабилизацию молока и, следовательно, разделение фаз [6].

Основное применение пектина в молочной промышленности – стабилизация казеинов в под--кисленном молоке для предотвращения синерезиса [7]. Вместе с тем, снижению синерезиса способствует влагоудерживающая способность пектина [8]. Применение пектина при производстве мягкого сыра улучшает текстуру и повышает выход сыра за счет связывания воды. Использование пектина при производстве сыра функционального назначения является необходимым технологичес- ким способом для изменения состава, текстуры и функциональности сыров [9].

Целью исследования является о пределение оптимального типа и концентрации пектина, улучшающего основные качественные показатели мягкого сыра из коровьего молока.

Материалы и методы исследований

Исследование использования низкоэтерифицированных (LE) и высокоэтерифицированных (HE) пектинов в различных концентрациях в производстве функционального мягкого сыра из коровьего молока включает изучение их влияния на твердость, влагоудерживающую способность и синерезис (отделение сыворотки).

Для исследования были использованы следующие образцы:

• -    контрольный образец - без добавления пектина;

• -    образцы с низкоэтерифицированным и высокоэтерифицированным пектином концентрацией 0,25%, 0,5%, 0,75%, 1,0% и 1,5% к массе молока.

Объекты исследования :

• -    Коровье молоко по «СТ РК 1063-2002. Сыры. Общие технические условия» жирностью 3,5 %;

• -    низкоэтерифицированный пектин (LE) GENU Pectin LM-104 AS со степенью этерификации DE < 50%;

• -    высокоэтерифицированный пектин (HE) GENU Pectin YM-100H со степенью этерификации DE > 50%.

• -    Мезофильная закваска Lactobacillus lactis.

Приготовление сыров.

Контрольный сыр . Контрольный сыр был приготовлен с использованием методики, описанной ниже. Первоначально 5 литров сырого молока с pH 6 было профильтровано с помощью сита и хлопчатобумажного полотна. Пастеризованное в течение 20 с при температуре 72 ± 0,5 ˚C коровье молоко было охлаждено до 35 ± 0,5˚C. Затем была добавлена мезофильная закваска Lactobacillus lactis и 0,015 % хлорида кальция от массы молока. Молочная смесь была осторожно перемешана в течение 5 минут и выдержана в покое в течение 30 минут. С целью для осаждения молочных белков был добавлен сычужный фермент в количестве 1,5 г. После проведения коагуляции длительностью 60 минут, сгусток был нарезан на кубики объемом 8

см3. Полученная смесь была осторожно перемешана в течение 10 минут при медленном повышении температуры до 40 ˚C. После отделения от сыворотки сгусток был перенесен в круглую перфорированную форму и выдержан при комнатной температуре в течение 60 минут. Затем форма вместе с находящимся внутри полупродуктом была перевернута и оставлена в покое в течение 30 минут для стечения сгустка. Сыр был извлечен из формы и проведена посолка поваренной солью и перемешивание в течение 60 минут. Полученный сыр был промыт питьевой водой. Взвешенный на технически весах сыр был завернут в полиэтиленовую пленку и помещен в холодильник при температуре 4˚C ± 1˚C для ускорения процессов созревания в течение 20 дней.

Сыры с низкоэтерифицированным и высокоэтерифицированным пектинами. Для приготовления сыров с добавлением пектина использовалась та же методология, что и описанная для приготовления контрольного сыра. В каждом случае было использовано по 5 литров пастеризованного молока (72 ± 0,5˚C в течение 20 с), мезофильная закваска Lactobacillus lactis и 0,015 % хлорида кальция от массы молока. Добавление низкоэтерифицированного                    и высокоэтерифицированного пектинов в количестве 0,25 %, 0,5 %, 0,75 %, 1 % и 1,5 % к массе молока проводили перед добавлением 1,5 г сычужного фермента. Дальнейший процесс приготовления сыра был проведен в соответствии с методикой приготовления контрольного сыра.

Полученный вес для сыра с высокоэтерифицированным пектином составил 745 г, а для сыра с низкоэтерифицированным пектином — 753 г (оба с использованием 5 литров свежего молока). Разработанные сыры хранились в холодильнике в течение 20 дней.

Методы определения:

• -    Определение твердости мягкого сыра методом теста двойного сжатия (TPA);

• -    Определение синерезиса спектрофотометрический методом по ISO/TS 11869.

• -    Определение влагоудерживающей способности методом центрифугирования.

Результаты и их обсуждение

Для определения типа и количества вносимого пектина изучено их влияние на основные качественные показатели мягкого сыра. Основной задачей исследовательской работы было определение типа и оптимального количества пектина, вносимого в молоко, для возможности получения в меру плотного сычужного сгустка, обладающего хорошими синеретическими свойствами.

Результаты проведенных исследований представлены в нижеследующих рисунках 1, 2 и 3, которые свидетельствуют о влиянии типа и количества вносимого низко- и высокоэтери-фицированного пектина на влагоудерживающую способность, синерезис, твердость мягкого сыра.

Влагоудерживающая способность.

Влагоудерживающая способность является одной из основных показателей при производстве сыра, поэтому данный показатель важен не только для текстуры, но и для сохранения более длительного срока хранения [10]. Значения влагоудерживающей способности низкоэтерифицированного и низкоэтерифици-рованного пектинов при их различной концен-трации представлены в соотвествии с рисунком 1.

чо О'.

О ю о о с к га

? 2 га га s £ Q. О> сС о га

Ш

Контрольный 0,25

образец

0,5           0,75            1             1,5

Концентрация пектина, %

Пектин LM        Пектин HM

Рисунок 1. Влагоудерживающая способность пектинов

Данные рисунка 1 показыают о том, что низкоэтерифицированный пектин (LM) характеризуется более высокой влагоудерживающей способностью. Это связано с тем, что низкоэтерифицированные молекулы пектина имеют больше активных групп, которые могут образовывать водородные связи с молекулами воды, что способствует удержанию влаги в сыре. Высокоэтерифицированный пектин, наоборот, менее эффективно удерживает воду, так как более этерифицированные молекулы имеют меньше водородных связей, и, следовательно, их способность удерживать воду в сыре снижена [11]. С увеличением концентрации пектина (от 0,25% до 1,0%), влагоудерживающая способность также увеличивается. Это объясняется тем, что большее количество пектина способствует лучшему связыванию воды и удержанию её в структуре сыра. Однако, если концентрация пектина слишком высокая, это может привести к изменению текстуры сыра, а также появлению нежелательных вкусовых и текстурных изменений [12]. С применением в нашем исследовании низкоэтерифицированного пектина, наблюдается улучшение консистенции сыра, более плотная текстура и более стабильная форма. Наилучшие результаты влагоудерживающей способности наблюдаются при добавлении низкоэтерифицированного пектина в количестве 0,5-0,75% к массе молока, который способствует эффективному удерживанию влаги и улучшению текстуры сыра, не нарушая его органолептических свойств. Высокоэтерифицированный пектин с меньшей степенью этерификации, в количестве 0,25% и 0,5% к массе молока оказал умеренное влияние на влагоудерживающую способность. Вышеприведенные результаты влияния типа и количества вносимого пектина на влагоудерживающую способность, что для оптимальных показателей влагоудержания сыра в сочетании с хорошими органолептическими свойствами, оптимальным является применение низкоэтерифицированного пектина в количестве 0,5–0,75%.

Твердость сыра. Результаты рисунка 2 свидетельствуют о том, что твердость мягкого сыра с пектином и без пектина может значительно отличаться из-за влияния пектина на структуру сырной массы.

3,5

I 3

^ 2,5 2

is 1,5

о s 1

£ 0,5

Контрольный 0,25

образец

0,5            0,75

1,5

Концентрация пектина, %

Пектин LM •• ■ »•• Пектин HM

Рисунок 2. Твердость сыра в зависимости от количества пектина

В соответствии с данными, представленными на рисунке 2, твердость сыра, полученного без использования пектина низкая. Это связано с тем, что белки молока формируют слабую гелевую сетку без дополнительных стабилизаторов. Применение пектина при приготовлении мягкого сыра привело к увеличению его твердости, сыр приобрел более плотную, однородную и пластичную консистенцию. Пектин взаимодействует с кальцием и другими ионами, образуя устойчивую сетчатую структуру, что повышает плотность сыра [13]. Увеличение концентрации с 0,25 % до 1,0 % привело к росту твердости из-за взаимодействия с кальцием молока. Низкоэтерифицированный пектин (LE) обеспечивает значительно более плотную текстуру, чем высокоэтерифицированный пектин (HE), по мере увеличения концентрации пектина в молоке [14]. Оптимальной дозировкой был низкоэтери-фицированный пектин в диапазоне 0,5–0,75 %. так как при избытке пектина наблюдалась излишняя жесткость.

Консистенция мягкого сыра, полученного без применения пектина, была умеренно мягкой и с заметной упругостью. Низкоэтерифицированный пектин оказал более сильное влияние на твердость сыра по сравнению с высокоэтерифицированным пектином. Высокоэтерифицированный пектин менее эффективен, если не используются дополнительные желирующие условия.

Синерезис. Процесс выделения сыворотки из сырного сгустка (геля) при его уплотнении, т.е. синерезис является одним из важных этапов приготовления сыра. Поэтому регулирование условий синерезиса для достижения нужной влажности является обязательным процессом производства сыра [15, 16]. Сведения в соответствии с рисунком 3 свидетельствуют о том, что низкоэтерифицированный пектин (LE) снижает отделение сыворотки более эффективно, чем высокоэтерифицированный пектин (HE), выше 0,75%.

образец

Концентрация пектина, %

□ Пектин LM ■ Пектин HM

Рисунок 3. Потеря сыворотки через 7 дней при 4°C

Применение пектина привело к увеличению содержания влаги в сыре. Наблюдается увеличение жесткости сычужных гелей и снижение синерезиса по мере увеличения концентрации высокоэтилированного пектина с 0,25 % до 1,5 % из-за более компактной микроструктуры.

На основе результатов, полученных нами при проведении исследования по выявлению оптимального типа и концентрации пектина, улучшающего основные качественные показатели мягкого сыра из коровьего молока, была составлена таблица данных по основным качественным показателям (табл. 1).

Таблица 1. Данные по удержанию влаги, pH, синерезису и текстурным показателям (твердость/упругость) по типу пектина

Концентрация пектина, %	Тип пектина	Влагоуд ер-живающ ая способно сть, %	Синерез ис, мл/100 г	pH продукта	Твердос ть, Н	Комментарий
Контрольный образец	Пектин не используется	56	11,2	5,6	0,48	Консистенция умеренно мягкая, с заметной упругостью
0,25	низкоэтерифицированный пектин	58,9	9,3	6,2	1,0	Слабое гелеобразование, наблюдается отделение влаги
	высокоэтерифицированный пектин	56,5	10,4	6,0	0,9	Изменения отсутствуют
0,5	низкоэтерифицированный пектин	63,4	5,9	6,1	1,5	Улучшение текстуры, Наблюдается стабильное удерживание влаги
	высокоэтерифицированный пектин	59,8	8,2	5,9	1,4	Наблюдается начальное уплотнение массы
0,75	низкоэтерифицированный пектин	67,5	4,1	6,0	1,9	Оптимальный вариант по структуре и органолептическим свойствам
	высокоэтерифицированный пектин	64,2	6,5	5,8	2,1	Наблюдается начало "резиновой" текстуры
1,0	низкоэтерифицированный пектин	70,0	2,7	5,9	2,7	Наблюдается переуплотнение и ломкость
	высокоэтерифицированный пектин	68,4	4,6	5,7	3,0	Наблюдается избыточная плотность и ухудшение вкуса
1,5	низкоэтерифицированный пектин	71,6	1,9	5,8	3,4	Структура чрезмерно плотная, нехарактерная
	высокоэтерифицированный пектин	70,1	3,0	5,6	3,8	Полученная масса вязкая и тяжелая

Примечание - отделившаяся сыворотка за 24 ч хранения при 4°C

Согласно таблице 1 низкоэтерифицированный пектин в количестве 0.75% является оптимальной дозировкой для приготовления мягкого функционального сыра, которая обеспечивает высокую степень удержания влаги, низкий синерезис и сбалансированную текстуру. Высокоэтерифи-цированный пектин рекомендуется не выше 0.5–

0.75%, особенно в случаях, когда структура продукта должна быть более стабильной при добавлении пребиотических компонентов, но следует контролировать кислотность среды.

Характеристики сыра, приготовленного с использованием низкоэтерифицированного и высокоэтерифицированного пектинов различной концентрации представлены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристика сыра, приготовленного с использованием низкоэтерифицированного и высокоэтерифицированного пектинов различной концентрации

Концентрация пектина, %	Характеристика сыра
	Низкоэтерифицированный пектин	Высокоэтерифицированный пектин
0.25	Незначительное улучшение удержания влаги, структура мягкая, наблюдается слабый синерезис	Эффект не наблюдается, структура рыхлая
0.5	Увеличение вязкости, снижение синерезиса, структура стабильная	Лёгкое уплотнение массы, наблюдается несбалансированная текстура
0.75	Хорошее влагоудержание, однородная структура	Наблюдается повышение плотности и тягучесть
1.0	Слишком плотная структура, наблюдается ломкость	Наблюдается чрезмерная плотность, снижение органолептических показателей
1.5	Чрезмерное гелеобразование, текстура нехарактерна для мягкого сыра	Тяжелая, вязкая масса, наблюдается ухудшение вкусовых характеристик

Результаты, представленные в таблице 2 свидетельствуют, что низкоэтерифицированный пектин в концентрации 0.5–0.75 % показывает оптимальное сочетание текстуры, влагоудержания и органолепти-ческих свойств. Добавление 0,75% низкоэтерифи-цированного пектина (DE 35%) в молоко позволяет получить мягкий сыр с улучшенной структурой: нежный, но устойчивый к деформации, с минимальным отделением сыворотки. Это особенно полезно для функциональных продуктов, где важны стабильность и органолептические свойства.

Заключение, выводы

Результаты экспериментов подтвердили, что концентрация пектина в молоке играет важную роль в стабильности и основных показателей сыра. Исследование поддерживает использование низкоэтерифицированного пектина в концентрации от 0,5% до 0,75% в качестве оптимальной концентрации для производства функциональных мягких сыров. Этот диапазон улучшает текстуру и снижает синерезис без отрицательного влияния на вкус или внешний вид. Низкоэтерифицированные молекулы пектина, имея больше активных групп, способных образовывать водородные связи с молекулами        воды,        повышают влагоудерживающую способность в сыре. Низкоэтерифицированный пектин идеально подходит для сыра благодаря своей способности образовывать гели, что делает его пригодным для улучшения структуры и уменьшения отделения сыворотки в мягких сырах.

Финансирование не осуществлялось.

Авторы заявляют, что у них нет никакого конфликта интересов, который потенциально мог бы повлиять на содержание данной публикации.