CC BY
1Е.Г. Леонова, канд. техн. наук, сотрудник кафедры «Технология кожи, меха и товароведение
непродовольственных товаров», сотрудник центра коллективного пользования «ПРОГРЕСС», Дм.В. Шалбуев, канд. техн. наук, доц., зав. кафедрой «Технология кожи, меха и товароведение непродовольственных товаров» Восточно-Сибирский государственный технологический университет
УДК 675.1.02:637.136
ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И КОЛЛОИДНЫХ СВОЙСТВ КИСЛОМОЛОЧНЫХ СОСТАВОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОЛЛАГЕНСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ
В настоящее время для выделки мехового и кожевенного сырья используют материалы, получаемые путем химического синтеза. Целью настоящей работы является изучение свойств материалов, имеющих биологическое происхождение - комбинированной сыворотки и кисломолочных композиций. Данные продукты обладают ферментативной активностью и содержат вещества, применимые в процессе выделки коллагенсодержащего сырья, а также обладают свойствами биоПАВ.
Ключевые слова: кисломолочные композиции, комбинированная сыворотка, поверхностное натяжение, смачивающая способность
E.G. Leonova, Cand. Sc. Engineering D.V. Shalbuev, Cand. Sc. Engineering, Assoc, Prof.
PHYSICAL, CHEMICAL AND COLLOIDAL PROPERTIES OF THE SOUR-MILK STRUCTURES FOR RAW MATERIALS COLLAGENCONTAINING TREATMENT
At the present time we use materials produced by chemical synthesis for making fur and leather raw materials. The aim of this paper is to study the properties of materials that are of biological origin - combined whey and lactic acid compositions. These products have enzymatic activity and contain substances that are applicable in the process of manufacturing collagen raw material, and also have properties bioPAV.
Key words: sour-milk compositions, combined whey, surface tension, wetting ability.
Многие исследователи и специалисты молочной отрасли в настоящее время решают проблему пере -работки и утилизации вторичных продуктов, наибольший интерес представляет обезжиренное молоко и молочная сыворотка [1].
Сотрудниками кафедры «Технология кожи, меха и товароведение непродовольственных товаров» Восточно-Сибирского государственного технологического университета разработаны составы [2] для обработки меха, получаемые на основе обезжиренного молока и молочной сыворотки. В настоящей работы представлены физико-химические и коллоидные свойства разработанных кисломолочных составов.
Исследуемые кисломолочные составы были условно обозначены следующим образом : КС - комбинированная сыворотка, полученная ферментацией молочной сыворотки; КМК1 - композиция, полученная культивированием курунговой закваски на обезжиренном молоке; КМК2 - композиция, полученная культивированием курунговой закваски на творожной сыворотке; КМК3 - композиция, полученная культиви-рованием кефирной грибковой закваски на обезжиренном молоке; КМК4 - композиция, полученная культивированием кефирной грибковой закваски на творожной сыворотке [2].
Результаты исследований приведены в сравнении с литературными данными для молочной [3], творожной [4] сыворотки и обезжиренного молока [5] (МС, ТС, ОМ).
КС и КМК представляли однородную жидкость, соответственно желто-зеленоватого и молочно-белого цветов, со специфическим запахом сыворотки и кисломолочных продуктов. КМК отличались от КС большей плотностью и вязкостью, что связано со способом получения КМК и используемой для ферментации закваской.
Рис. 1. Массовая доля сухого остатка в исследуемых системах
Установлено (рис. 1), что массовая доля сухого остатка в КС и КМК, приготовленных на творожной сыворотке, меньше (6,8-7,4%), чем в композициях на основе обезжиренного молока (8,1-8,5%). Вероятно, сухие вещества исследуемых кисломолочных составов представлены компонентами исходного сырья (МС, ОМ) - белки (казеин и сывороточные), молочный жир, минеральные соли, органические кислоты, количество которых зависит от эффективности процессов фильтрования и отстаивания при производстве сыров и творога. Наличие этих веществ подтверждается результатами ИК-спектроскопического анализа, который показал полосы поглощения, свойственные для казеин-фосфатных комплексов, ароматических кислот, хелатов; а, Р-ненасыщенных кислот, у-лактамов, Р-дикетонов, ионизированных кислот и др.
Как показали результаты эксперимента, массовая доля жира в КС и КМК сопоставима с литературными данными для МС (не выше 0,5%), ТС (не выше 0,4%) и ОМ (не выше 0,05%). Такое количество жира не придаст кожевой ткани и волосяному покрову зажиренность, что говорит о пригодности исследуемых составов в процессе пикелевания.
Значение рН КС и КМК составляло 3,10-3,19, а рН вторичного молочного сырья, по литературным данным, значительно выше - 4,7-6,7 [3, 5, 6, 7]. Разница в значениях рН исходного сырья и приготовленных на их основе составов объясняется содержанием молочной кислоты, которое в КС и КМК составляло 2,793,11%, а в МС и ТС (по литературным данным) - 0,18-0,70% и 0,54-0,68%, в ОМ - 0,14-0,60% [3, 5, 6, 7]. Данный показатель является основным при контроле кисломолочных составов, предназначенных для пикелевания коллагенсодержащего сырья, поскольку эффективность пикелевания определяется содержанием кислоты.
Рассматривая КС и КМК как дисперсные системы, в которых частицы дисперсной фазы взвешены в дисперсионной среде, изучали поверхностное натяжение исследуемых систем.
Результаты эксперимента показали (рис. 2), что КС и КМК обладают меньшей величиной поверхностного натяжения по сравнению с водными растворами молочной кислоты.
Рис. 2. Изменение поверхностного натяжения исследуемых систем в зависимости от концентрации молочной кислоты
Возможно, это связано с тем, что поверхностная активность КС и КМК объясняется присутствием молочной кислоты, насыщенных и ненасыщенных алифатических кислот, спиртов, кетонов и других
веществ (сывороточные белки), имеющих дифильное строение, т.е полярную часть (функциональные группы) и неполярную часть (углеводородный радикал). А поскольку по отношению к воде исследуемые системы менее полярны, они взаимодействуют с водой слабее, чем молекулы воды между собой, и, следовательно, попадая на поверхность, они уменьшают поверхностное натяжение. Согласно правилу Дюкло-Траубе эта способность обусловлена поверхностной активностью веществ и зависит от длины углеводородного радикала [8].
А.Г. Храмцов с авторами [9] приводит данные поверхностного натяжения МС и ОМ, соответствующих 45,6*10-3 мДж/м2 и 53,6*10-3 Дж/м2. Эти данные отличаются от экспериментальных, полученных для КМК и КС, что обусловлено разным составом функциональных групп исследуемых систем.
По величине поверхностного натяжения (в порядке убывания) исследуемые системы мы расположили в следующей последовательности: вода > молочная кислота > КС > КМК3 > КМК4> КМК2 > КМК1.
Смачивающую способность КС и КМК определяли по изменению угла смачивания на подложках с гидрофильной (обезжиренное стекло) и гидрофобной поверхностью (парафин). Установлено (таблица), что природа подложки оказывает влияние на степень смачивания: угол смачивания на обезжиренном стекле меньше, чем на парафине.
Наилучшей смачивающей способностью относительно гидрофильной (9°) и гидрофобной (34°) поверхностей обладала кисломолочная композиция, приготовленная культивированием курунговой закваски на обезжиренном молоке. Комбинированная сыворотка смачивала поверхности при угле 15° - на обезжиренном стекле и 37° - на парафине.
Таблица
Влияние природы кисломолочных составов на смачивающую способность
Поверхность Краевой угол смачивания кисломолочных составов (°) с концентрацией молочной кислоты, г/дм3
10 | 15 | 20 | 25 | 30
Молочная кислота
Стекло 25 23 22 21 20 17
Парафин 51 49 46 45 43 41
Комбинированная сыворотка
Стекло 23 21 20 18 17 15
Парафин 45 42 41 40 38 37
КМК1
Стекло 21 18 16 13 11 9
Парафин 45 43 40 38 36 34
КМК2
Стекло 21 19 16 14 12 10
Парафин 48 44 41 39 37 35
КМК3
Стекло 22 21 19 17 15 13
Парафин 55 52 49 47 44 41
КМК4
Стекло 22 20 17 15 13 10
Парафин 50 48 45 41 38 35
Установлено, что изменение концентрации молочной кислоты в исследуемых составах в сторону увеличения приводило к уменьшению угла смачивания поверхностей. Полученная зависимость коррелировала с зависимостью для поверхностного натяжения исследуемых систем, что позволило отнести данные системы к биоПАВ.
Таким образом, комбинированная сыворотка и кисломолочные композиции, предложенные для пи-келевания коллагенсодержащего сырья, содержат сухие вещества, ИК-спектры которых показали колеба -ния белковых веществ, ароматических кислот и др., а также групп, свойственных молочной кислоте, содержание которой является основным показателем пригодности составов и должно составлять не менее 2,79-3,11%. Содержание жира в кисломолочных составах незначительно, что позволяет их использовать без ограничений, а по результатам изучения коллоидно-химических свойств - в качестве биоПАВ.
Библиография
1. Евдокимов И.А., Храмцов А.Г., Нестеренко П.Г. Современное состояние переработки молочной сыворотки // Молочная промышленность. 2008. № 11. С.36-40.
2. Пат. 2314700 Рос. Федерация. Способ получения закваски для пикелевания овчинно-шубного и мехового сырья/ Шалбуев Дм.В., Думнов В.С., Фалилеева О.Ю. № 2006100229/13: заявл. 10.01.2006; опубл.20.01.2008. Бюл. №2. 9 с.
3. Храмцов А.Г. Молочная сыворотка. - М.: «Пищевая промышленность», 1979. 272 с.
4. Гапонова Л.В., Полежаева ТА., Волотовская Н.В. Переработка и применение молочной сыворотки // Молочная промышленность. 2004. №7. С.52-53.
5. Крусь Г.Н., Типяков В.Г., Фофанов Ю.Ф. Технология молока и оборудование предприятий молочной промышленности. М.: Агропромиздат, 1986.
6. Степаненко П.П. Микробиология молока и молочных продуктов. М.: Изд-во «Все для Вас-Подмосковье», 2002. 415 с.
7. Коренман Я.И., Мельникова Е.И., Нифталиев С.И., Светолунова С.Е., Дубовской И.И. Определение летучих жирных кислот в творожной сыворотке // Молочная промышленность. 2005. № 12. С.46-47
8. Гельфман М.И., Ковалевич О.В., Юстратов В.П. Коллоидная химия. СПб.: «Лань», 2005. 336 с.
9. Лисин П.А., Гаврилова Н.Б. Биотермодинамические параметры сыворотки // Молочная промышлен-ность.2008. №11. С.44-45.
Bibliography
1. Evdokimov I.A., Khramtsov A.G., Nesterenko P.G. The current state of processing whey // Molochnaya pro-myshlennost. 2008. № 11. P. 36-40.
2. Pat. 2314700 Rus. Federation. Method for production of starter cultures for pickling sheepskin and fur raw materials. Shalbuev D.V., Dumnov V.S., Falileeva O.Y. № 2006100229/13: appl. 10/01/2006; publ.20.01.2008. Bull. № 2. 9.
3. KhramtsovA.G. Whey. M.: "Pischevaya promyshlennost" 1979. 272 p.
4. Gaponova L.V., Polezhayeva T.A., Volotovskaya N. V. Processing and use of whey // Molochnaya promyshlennost. 2004. № 7. P. 52-53.
5. Krus G.N., Tipyakov V.G., Fofanov Y.F. The technology of milk and dairy equipment industry. M. Agropromiz-dat, 1986.
6. Stepanenko P.P. Microbiology of milk and dairy products. Moscow: Publishing house "Vsjo dlya Podmoskovya". 2002. 415 p.
7. Korenman Y.I., Melnikova E.I., Niftaliyev S.I., Svetolunova S.E., Dubovskoy I.I. Determination of volatile fatty acids in cheese whey // Molochnaya promyshlennost. 2005. № 12. P. 46-47
8. GelfmanM.I., Kovalevich O.V., Yustratov V.P. Colloid chemistry. St. Petersburg. "Lan", 2005. 336 p.
9. Lisin P.A., Gavrilova N.B. Biothermodynamic serum parameters // Molochnaya promyshlennost. 2008. № 11. P.44-45.
