Гелеобразование творожной сыворотки в присутствии желатина Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

I

Д-6.

птоппж-

Ьезтро-

0;Ду7

рза.юк-

~С

К лчмо-[ччак:-с; елп.т-

£ Т!?:ГС1

I

|| ;)-•}

рЧГПШ -

«1». - V кгг»:-'ы-

^ ' ' ЩМ

В.'Г' ми

ра:*:.-

I II 1, 1Н^>

1ь кппг -

И и 111 г. ■: -: МС|:-.~с '

!-:“Мн>

: У- ' -

и.:- >|И-

.... - ■; г.

НУА1 И1-Г

4. ±1*ь.>. -

1‘. ;т-л

;■ С_:.гг. П.

(.К 1К-

|

КЛТГИД ин: ■ -

Ьи:.н.1 -

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 5-6. 2003

31

66.063.672:637.344

ГЕЛЕОБРАЗОВАНИЕ ТВОРОЖНОЙ СЫВОРОТКИ В ПРИСУТСТВИИ ЖЕЛАТИНА

Л.А. ОСТРОУМОВ, С.Г. КОЗЛОВ, А.Ю. ПРОСЕКОВ

Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

При выработке творога, сыра, казеина и ряда других продуктов неизбежно получение сыворотки, которая является ценным белково-углеводным сырьем. Она НаШЛа ШИрОКОе ПрИМСНСКИС ДЛЯ ПОЛУЧеНИЯ ЛЭКТОЗЫ,

лактулозы, напитков, сгущенных концентратов, а также используется в производстве различных пищевых продуктов, кормовых добавок и фармацевтических препаратов [3].

Одним из перспективных направлений переработки сыворотки является создание на ее основе структурированных продуктов общего и специального назначения. В условиях отечественного производства для этих целей возможно использование желатина, который представляет собой фибриллярное белковое вещество, способное образовывать эластичные гели посредством формирования нитевидных трехмерных сеток. Считаем, что сывороточно-желатиновые гелеобразные массы могут служить хорошей основой для получения разнообразных структурированных продуктов.

Изучали структурообразующие свойства желатина в отношении творожной сыворотки, содержащей различное количество сывороточных белков. В качестве объективного критерия, характеризующего прочность сывороточно-желатиновых гелей, была выбрана величина предельного напряжения сдвига сгщ, (рис. 1: массовая доля сывороточных белков, %: кривая 1 - 0,6; 2 - 0,7; 3 - 0,8; 4 - 0,9).

Массовая доля желатина, %

Рис. 1

Характер приведенных реологических зависимостей показывает, что с увеличением концентрации желатина значения предельного напряжения сдвига геля повышаются. При этом сывороточные белки, являясь дополнительным структурообразующим элементом сывороточно-желатиновых систем, усиливают процесс гелеобразования.

Полученные кривые имеют несколько участков, свидетельствующих об изменении гелеобразующих свойств желатина в отношении творожной сыворотки.

Тот/- Л/Т» А ТГСХг1(ЬТЛЖ£Ь ГП ТТ/\ ТТТЖ г* .О ^5

до 1% не приводило к видимому упрочнению системы, что можно объяснить образованием сольватных оболочек на полимерных молекулах коллоида (состояние желатина можно охарактеризовать как близкое к абсолютному растворению).

Следующий участок (концентрация желатина от 1 до 3%) характеризует активное гелеобразование сыворотки за счет возникновения дополнительного количества различных связей, что приводит к специфической ориентации молекул стабилизатора.

В дальнейшем (массовая доля желатина в системе' более 3%) наступает снижение темпов роста значений предельного напряжения сдвига, что, вероятно, обусловлено изменением степени гидратации молекул белков гелеобразователя.

Известно [2], что изменение гелеобразующих свойств желатина во многом обусловлено кислотностью среды. Творожная сыворотка в зависимости от способа выделения казеиновых белков имеет различные значения этого показателя. С целью установления роли активной и титруемой кислотности в гелеобразо-вании сывороточно-желатиновых систем нами были проведены эксперименты, результаты которых представлены в табл. 1 (X± т\ т < 0,05).

Таблица 1

Кислотность

Предельное напряжение сдвига, Па, при массовой доле желатина в системе, %

титруемая, °Т активная, pH 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

45 5,52 48 50 75 145 257 283 435

55 5,21 54 57 83 200 293 326 480

65 5,02 60 65 93 223 325 372 533

75 4,80 68 73 102 250 361 443 597

85 4,57 78 84 120 282 401 498 662

95 4,33 87 95 133 313 445 550 741

10.5 4,14 97 107 151 352 494 611 830

115 3,91 111 120 169 394 548 678 908

125 3,67 123 134 189 445 608 675 989

135 3,42 137 151 210 499 670 724 1107

145 3,21 152 169 234 557 742 839 1196

Установлено, что с повышением значений титруемой кислотности и снижением значений pH происходит упрочнение структуры геля независимо от массовой доли желатина. Данный факт невозможно в полной мере объяснить лишь построением трехмерной пространственной сетки, которая удерживает свободную влагу в форме адсорбировавшихся диполей воды. Су-

3 0,9

Н ©

§ §0,8

ъ

0,7

0,6

V

3 "-г

1

0 10 20 30 40 50 60

Мзссовзя доля сахарозы, %

Рис. 2

щественным являлось изменение соотношения между формами связи влаги в геле. Если учесть, что электрические силы молекулярного взаимодействия полярных групп желатина и диполей воды в изоэлектрической точке желатина (pH 4,2) равны нулю, то возможный механизм гелеобразования основан на заполнении сквозных и тупиковых капилляров гелеобразователя.

Известно, что скорость заполнения определяется величиной поверхностного натяжения, зависящей от относительной вязкости и температуры жидкой фазы. Если при прочих равных условиях температура останется постоянной, то изменение степени набухаемости сведется к участию каждого элемента системы в процессе изменения поверхностного натяжения. В общем случае сывороточные белки будут снижать значения поверхностного натяжения, а лактоза и собственно желатин обусловливают противоположные свойства, которые усиливаются благодаря повышению вязкости при гидратации желатина. Исключить фактор увеличе-ния вязкости можно за счет повышения температуры, однако в конечном счете необходимо определение ее рабочего интервала, позволяющего с максимальной скоростью заполнять дисперсионной средой единичный капилляр, но не приводить к тем необратимым изменениям молекул гелеобразователя, которые будут определять его функционально-технологические свойства.

Являясь в гидратированной форме классическим коллоидом, желатин имеет сольватные оболочки, прочность которых будет определять изменения показателя активности воды. Ранее установлено [2], что этот фактор в значительной степени изменяет гелеобразующие свойства полимеров. При этом в присутствии сахарозы (гидрофильного агента) происходит значительное изменение показателя активности воды, что в свою очередь влияет на физико-химшо процесса гелеобразования.

Для выяснения особенностей изменения активности воды .4» (по методу Фетта) в сывороточно-желати-

новых гелях с разным содержанием сахарозы и гелеобразователя была проведена серия экспериментальных исследований (рис. 2: массовая доля желагина, %: кривая 1 - 0,5; 2 - 1,5; 3 - 2,5; 4 - 3,5).

Выявлено, что увеличение в системе как концентрации гелеобразователя, так и сахарозы, являлось причиной снижения активности воды. При этом с ростом концентрации сухих веществ в сывороточно-желатиновых гелях отмечено повышение их прочности (табл. 2 (X± т\ т < 0,05)).

Однако следует отметить, что сахароза хотя и стимулирует гелеобразование сыворотки в присутствии желатина, но в концентрации более 40% переводит ее в хрупкое коллоидное капиллярнопористое тело, агрегатное состояние которого нельзя признать состоянием геля.

Таблица 2

Массовая доля сахарозы, %

Предельное напряжение сдвига, Па, при массовой доле желатина в системе, %

0,5

1 1,5 2 2,5 3

3,5

0 48 50 75 180 267 333 435

10 54 57 84 93 294 366 483

20 59 66 92 105 323 403 533

30 67 74 102 119 362 443 594

40 74 85 113 133 406 488 538

50 82 95 126 146 454 546 642

60 92 108 143 164 504 612 700

Обобщая полученные результаты, можно констатировать, что гелеобразование творожной сыворотки в присутствии желатина происходит в исключительно узких диапазонах значений изученных нами факторов, которые в той степени стремятся к образованию дополнительного количества структурных элементов геля, в которой они позволяют принять системе энергетически наиболее выгодное состояние с особой пространственной ориентацией молекул структурированного продукта.

Результаты исследований использовали при разработке ресурсосберегающих технологий новых видов гелеобразных продуктов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Храмцов А.Г., Нестеренко П.Г. Безотходная технология в молочной промышленности. - М.: Агропромиздат, 1983. -280 с.

2. Зубченко А.В. Физико-химические основы технологии кондитерских изделий. - Воронеж: ВГУ, 1997. - 413 с.

Кафедра технологии молока и молочных продуктов Кафедра технологии бродильных производств и консервирования

Поступила 08.04.03 г.

В.С.Г1Е’

Всероса

масличні

Майкопе

Зад; линий выхфр эффеи ренной Сод Кьельд фракції дукгов| раство] контро! промы Сое 000« соглаа но соеі 1 :3. П раводі

ЖДЫЙ’

проточ КГ СОИ]

темпер ратуре! евого ь Сое виях и; ли гекс Бел ловжй спирта: соевую

ИЗ СЄМ1

твором Пол го колі азота б небелн