CC BY
83
10. Sokolov A.A., Sokolova E.A. GEOINFORMACIONNAJa SISTEMA MONITORINGA JeKOLOGIChESKIH RISKOV. Patent na poleznuju model' RUS 87280 22.06.2009.
11. Galachieva S.V., Dygov H.Z. PODHODY K OPREDELENIJu USTOJChIVOGO RAZVITIJa MAKROREGIONA. Jekonomicheskie nauki. 2012. № 97. S. 118-121.
Стурова Ю.Г.1, Кригер А.В.2
1 Кандидат технических наук, доцент Алтайский государственный технический университет; 2 доцент, Кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Сибирский НИИ сыроделия Россельхозакадемии. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА АКТИВНОСТЬ МОЛОКОСВЁРТЫВАЮЩИХ ФЕРМЕНТОВ: ЧАСТЬ 1. АКТИВНАЯ КИСЛОТНОСТЬ БУФЕРНЫХ РАСТВОРОВ
Аннотация
Проведено исследование влияния активной кислотности на молокосвертывающую активность ферментов животного происхождения. Установлены оптимальные параметры активной кислотности буферных растворов, используемых для растворения молокосвертывающих ферментных препаратов.
Ключевые слова: молокосвертывающая активность ферментных препаратов, сычужный фермент.
Sturova Y.G.1, Kriger A.V.2
1 PhD in Engineering, Altai state technical University; 2 PhD in Engineering, Senior Researcher, Siberian research Institute of
cheesemaking RAAS.
PHYSICO-CHEMICAL FACTORS AFFECTING THE ACTIVITY MILK-CLOTTING ENZYMES:
PART 1. ACTIVE ACIDITY OF THE BUFFER SOLUTIONS
Abstract
The investigation was carried out on the influence of the active acidity effect on milk-clotting enzyme prerarations of animal origin. The optimal parameters of the active acidity are established for the buffer solutions used for dissolving milk-clotting enzyme prerarations.
Keywords: milk-clotting activity of enzyme preparations, rennet.
Свёртывание белков молока сычужным ферментом является одним из наиболее важных процессов при выработке сыра. От скорости получения, структурно-механических и синеретических свойств сычужного сгустка зависят структура, консистенция, рисунок и другие показатели сыра.
Существует ряд теорий, объясняющих механизм действия сычужного фермента на мицеллу казеина. Однако единым мнением, которое признают исследователи, является то, что сычужная коагуляция носит необратимый характер и включает две фазы -ферментативную и коагуляционную. Первая, ферментативная фаза, приводит к потере устойчивости казеинаткальцийфосфатного комплекса, однако при этом явной коагуляции не наблюдается. Вторая, коагуляционная фаза, сопровождается образованием сгустка в присутствии ионов кальция. Таким образом, сычужная коагуляция проходит в два этапа, из которых только первый осуществляется благодаря участию фермента [5,8].
Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент отечественных и зарубежных молокосвёртывающих ферментных препаратов (МФП). Сыроделам часто сложно разобраться в их многообразии и качестве и сделать правильный выбор. Поэтому для многих предприятий основными критериями выбора стали опыт работы с определенным ферментом и его цена [7].
На основе литературных данных, становится ясно, что наиболее популярными в России, несмотря на развитие современных технологий и расширение ассортимента МФП, являются ферменты животного происхождения.
Для получения высококачественного готового продукта, проводятся исследования физико-химических свойств МФП животного происхождения, определяются оптимальные значения температуры и рН для различных смесевых композиций МФП. Потому что это наиболее существенные факторы, которые влияют на образование сгустка в сыродельной ванне. При использовании некачественной воды для приготовления раствора МФП на предприятии происходит задержка образования сгустка и снижается качество продукции [1,7].
На предприятиях для приготовления раствора МФП используется пастеризованная вода или подсырная сыворотка. Сыворотка может быть источником бактериофагов. Исключительно быстрое размножение фагов представляет наибольшую опасность и может привести к значительному замедлению молочнокислого процесса и нарушению процесса нарастания кислотности в сыре после прессования. Солевой состав воды может различаться в зависимости от источника получения, и её активная кислотность изменяется от 6,0 до 8,0 условных единиц. Это снижает активность ферментов, и сказывается на выходе сыров [2].
Данные колебания в приготовлении растворов отрицательно сказываются на качестве готового продукта. Поэтому целью исследований были выбраны следующие технологические параметры, влияющие на сычужное свёртывание: молокосвёртывающая активность, качественный состав МФП, активная кислотность водных растворов для приготовления МФП.
Молокосвёртывающая активность, а также качественный состав, то есть соотношение двух основных ферментных компонентов: говяжьего пепсина и химозина; являются основными технологическими показателями, которые необходимо учитывать для правильного выбора молокосвёртывающего ферментного препарата животного происхождения. Следует отметить, что молокосвёртывающая активность и качественный состав ферментных препаратов, являются декларированными показателями [2,8].
Для проведения исследований использовались образцы ферментных препаратов, состав которых приведён в таблице 1.
Таблица 1 - Состав молокосвёртывающих ферментных препаратов
Наименование препарата Маркировка Состав, % Производитель
Химозин Пепсин говяжий
Отраслевой контрольный образец сычужного фермента ОКО СФ 2011/2012 - - ОАО «МЗСФ», г. Москва
Сычужный фермент СФ 70 30 ЗАО «КСП», г. Энгельс
Пепсин говяжий Пепсин говяжий 0 100 ОАО «МЗСФ», г. Иваново
Сычужно-говяжий ВНИИМС СГ-50 50 50 ЗАО «КСП», г. Энгельс
80
Классический сычужный фермент широко используется в сыродельной промышленности, особенно, при выработке сыров с высокой температурой второго нагревания.
Широкое применение в сыроделии и, главным образом, при выработке сыров с низкой температурой второго нагревания нашла смесевая композиция, содержащая 50 % химозина и 50 % пепсина. Применение этой смеси позволяет получить результаты намного лучшие, чем при использовании чистого пепсина.
При использовании чистого говяжьего пепсина выход сыра на 0,25 % ниже, чем в случае применения химозина. Это экономически значимая разница, сравнимая с долей стоимости молокосвёртывающего ферментного препарата в общей стоимости. Поэтому для сыров с длительными сроками созревания рекомендовано применять молокосвёртывающие препараты с содержанием химозина более 50 % [6].
На начальном этапе исследований у всех образцов была определена молокосвёртывающая активность при стандартных условиях по ОСТ 10 288-2001. Препараты ферментные молокосвёртывающие. Технические условия. Результаты этих исследований представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Молокосвёртывающая активность образцов МФП
Наименование препарата Свёртывающая активность, условных единиц
Задекларированная По ОКО
СФ от 105 000 до 115 000 109 095
ВНИИМС СГ-50 от 105 000 до 115 000 104 858
ГП от 95 000 до 105 000 98 186
В результате проведённых исследований, наибольшей молокосвёртывающей активностью обладал сычужный фермент. Данный результат может быть обусловлен погрешностью выполнения метода измерений. Также, это может быть связано с тем, что он содержит наибольшее количество химозина, оптимум действия которого приближен к стандартным условиям свёртывания молока: рН = 6,0 условных единиц, t = 35 оС; именно поэтому он обеспечивает максимальный выход сыров. Кроме того колебания активности препаратов могут изменяться в различные стороны в зависимости от кислотности, качества и состава перерабатываемого молока, от количества внесённого хлористого кальция. Данная информация на сыродельных предприятиях может способствовать наиболее оптимальному расходу препаратов [3,6,7].
На данном этапе исследований проводилось измерение молокосвёртывающей активности МФП при изменении активной кислотности водных растворов от 5,0 до 8,0 условных единиц, с дискретностью 1,0 условных единиц. На основании полученных данных был построен график зависимости уровня молокосвёртывающей активности МФП от уровня активной кислотности водного раствора, представленный на рисунке 1, и график влияния концентрации ионов водорода на продолжительность свёртывания молока, изображённый на рисунке 2.
R
Я
Э я
2 . 5
Я 33
ю £ в 3 С ч: £ о « а. и и 2
(О S т
и н 5 о 5й я 5Й « 2 о п о
и
140000
135000
130000
125000
120000
115000
110000
105000
100000
95000
90000
85000
т
5 6 7 8
Активная кислотность, условных единиц ^^Сычужный фермент ^^ВНИИМС СГ-50 ^^Говяжий пепсин
Рис. 1 - Зависимость уровня молокосвёртывающей активности ферментного препарата от уровня активной кислотности
водного раствора
Из рисунка 1 видно, что изменение кислотности водного раствора в кислую или щелочную сторону приводило к увеличению или снижению молокосвёртывающей активности МФП.
Наибольшая активность наблюдалась у ферментных препаратов, приготовленных в растворах с активной кислотностью 5,0 условных единиц. С увеличением значений рН молокосвёртывающая активность препаратов существенно снижалась. Например, при снижении активной кислотности от 7,0 до 8,0 условных единиц активность сычужного фермента снижалась на 4,7 %, ВНИИМС СГ-50 - на 5 %, говяжьего пепсина - на 5,2 % относительно контрольной точки 6,0 условных единиц. Использование растворов с рН 5,0 условных единиц повышало активность говяжьего пепсина на 39 %, ВНИИМС СГ-50 - на 25 %, СФ - на 10,9 % относительно контрольной точки, это значительная разница по сравнению с показателями МА при рН 8,0 условных единиц. Это можно объяснить тем, что МФП относятся к кислым протеазам, оптимумом их действия является кислая среда, а в щелочной среде они начинают терять свою активность.
Судя по приведённым на рисунке 1 данным, препараты с высоким содержанием пепсина более чувствительны к изменениям активной кислотности раствора в кислую сторону. Это объясняется тем, что в соответствии с ОСТ 10 288-2001 препараты
сычужного фермента содержат более 85 % химозина, а говяжий пепсин более 72,5 % пепсина, а оптимум действия пепсина равен от 3,0 до 4,5 условных единиц [4,6].
81
Практика показывает, что на большинстве предприятий уровень активной кислотности водопроводной воды, используемой для растворения ферментов, приближается к значению 8,0 условных единиц. В этих условиях молокосвёртывающая активность ферментов снижается, что отрицательно сказывается на дальнейшем проведении технологического процесса, который может быть обусловлен пороками горького, салистого вкуса, получения рыхлого сгустка. Это в дальнейшем сказывается на качестве готового продукта. Допускается использование данных показателей для производства сыров без созревания, где нет необходимости использовать протеолитические ферменты.
Активная кислотность, условных единиц ^^Сычужный фермент ^^ВНИИМС СГ-50 ^^Говяжий пепсин
Рис. 2 - Влияние концентрации ионов водорода на продолжительность свёртывания молока при действии сычужного фермента, говяжьего пепсина и сычужно-говяжьего фермента
При снижении рН молока, время коагуляции зависит не только от активности МФП, но и от электростатических и гидрофобных параметров мицеллы казеина. При снижении рН молока происходит уменьшение отрицательного заряда казеинов, это уменьшает силы электростатического отталкивания между мицеллами и одновременно усиливает казеин-казеиновые гидрофобные взаимодействия, что ускоряет образование сгустка при сычужном свёртывании молока. Из рисунка 2 видно, что с увеличением активной кислотности происходит увеличение продолжительности свёртывания молока всеми ферментами. Следует заметить, что СФ менее подвержен данным колебаниям, продолжительность его свёртывания в интервале от 5,0 до 8,0 условных единиц изменяется от 178,5 до 220 с. Это делает его более универсальным при производстве сыров. Самым чувствительным к колебаниям активной кислотности оказался ГП, свертывание, которого в данном интервале рН изменилось от 158 до 242 с [5,7].
Литература
1. Гудков А.В. Сыроделие: технологические, биологические и физико-химические аспекты. - М.: ДеЛипринт, 2003.- 800
с.
2. Кригер А.В., Белов А.Н. Молокосвёртывающие ферментные препараты, используемые в сыроделии // Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока: сб. науч. тр. с междунар. участием / ГНУ Сибирский НИИ сыроделия СО РАСХН. - Барнаул, 2007. - С. 132-144.
3. Кригер А.В., Белов А.Н. Некоторые свойства молокосвёртывающих ферментов // Сыроделие и маслоделие. - 2011. - № 5. -С. 29-31.
4. Кригер А.В., Белов А.Н. Исследование влияния активной кислотности растворов молокосвёртывающих ферментов на коагуляцию молока при выработке сыра // Актуальные проблемы техники и технологии переработки молока: сб. науч. тр. с междунар. участием / ГНУ Сибирский НИИ сыроделия СО РАСХН. - Барнаул, 2008. - С. 180-187.
5. Кузнецов В.В., Шилер Г.Г. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры. Т. 3. Сыры. - СПб: ГИОРД, 2003.- 512 с.
6. ОСТ 10 288-2001. Препараты ферментные молокосвёртывающие. Технические условия.
7. Стурова Ю.Г., Кригер А.В., Жидких К.В. Факторы, влияющие на активность ферментных препаратов животного происхождения // Сыроделие и маслоделие. 2014. № 3. - С. 47 - 49.
8. Стурова Ю.Г., Кригер А.В. Молокосвертывающие ферментные препараты // Монография / Саарбрюккен, Германия, LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. - 72 с.
References
1. Gudkov A.V. Syrodelie: tehnologicheskie, biologicheskie i fiziko-himicheskie aspekty. - M.: DeLiprint, 2003.- 800 s.
2. Kriger A.V., Belov A.N. Molokosvjortyvajushhie fermentnye preparaty, ispol'zuemye v syrodelii // Aktual'nye problemy tehniki i tehnologii pererabotki moloka: sb. nauch. tr. s mezhdunar. uchastiem / GNU Sibirskij NII syrodelija SO RASHN. - Barnaul, 2007. - S.132-144.
3. Kriger A.V., Belov A.N. Nekotorye svojstva molokosvjortyvaju-shhih fermentov // Syrodelie i maslodelie. - 2011. - № 5. - S. 2931.
4. Kriger A.V., Belov A.N. Issledovanie vlijanija aktivnoj kislotnosti rastvorov molokosvjortyvajushhih fermentov na koaguljaciju moloka pri vyrabotke syra // Aktual'nye problemy tehniki i tehnologii pererabotki moloka: sb. nauch. tr. s mezhdunar. uchastiem / GNU Sibirskij NII syrodelija SO RASHN. - Barnaul, 2008. - S. 180-187.
5. Kuznecov V.V., Shiler G.G. Spravochnik tehnologa molochnogo proizvodstva. Tehnologija i receptury. T. 3. Syry. - SPb: GIORD,
2003.- 512 s.
6. OST 10 288-2001. Preparaty fermentnye molokosvjortyvajushhie. Tehnicheskie uslovija.
7. Sturova Ju.G., Kriger A.V., Zhidkih K.V. Faktory, vlijajushhie na aktivnost' fermentnyh preparatov zhivotnogo proishozhdenija // Syrodelie i maslodelie. 2014. № 3. - S. 47 - 49.
8. Sturova Ju.G., Kriger A.V. Molokosvertyvajushhie fermentnye preparaty // Monografija / Saarbrjukken, Germanija, LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. - 72 s.
82
