СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИИ И КАЧЕСТВА МЯГКОГО СЫРА С РАСТИТЕЛЬНЫМ ЭКСТРАКТОМ ИЗ КРАПИВЫ Текст научной статьи по специальности «Агробиотехнологии»

УДК 637.3.07

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИИ И КАЧЕСТВА МЯГКОГО СЫРА С РАСТИТЕЛЬНЫМ ЭКСТРАКТОМ ИЗ КРАПИВЫ

Ю.А. Михайлова, А.Н. Кравец

COMPARATIVE ASSESSMENT OF THE TECHNOLOGY AND QUALITY OF SOFT CHEESE WITH VEGETABLE EXTRACT FROM NETTLE

Ju.A. Mikhaylova, A.N. Kravets

Аннотация. Исследовали влияние экстракта крапивы на органолептические характеристики и относительный выход мягкого сыра. В качестве объекта изучения использовали листья крапивы двудомной (Urtica dioica), собранные в Ярославской области. Разработали технологию производства мягкого сыра с использованием коагулянта растительного происхождения, а также адаптировали рецептуру приготовления экстракта крапивы. Экстракт крапивы представлял собой водную вытяжку из листьев крапивы, в составе которого содержатся растительные ферменты и органические кислоты. По органолептическим показателям качество мягкого сыра с растительным экстрактом крапивы практически не отличается от мягкого сыра с сычужным ферментом. Однако пониженный относительный выход мягких сыров, выработанных с использованием растительных коагулянтов, по сравнению с сычужными сырами обусловлен различным механизмом свертывания белков молока. Использование экстракта крапивы - растительного природного ферментного коагулянта позволит возродить традиции производства старорусских сыров и расширит ассортимент мягких сыров.

Ключевые слова: пищевая биотехнология; органолептические показатели; относительный выход; мягкий сыр; сычужный фермент; экстракт крапивы двудомной (Urtica dioica).

Abstract. The effect of nettle extract on the organoleptic characteristics and the relative yield of soft cheese was studied. The leaves of the dioecious nettle (Urtica dioica) collected in the Yaroslavl region were used as an object of study. We have developed a technology for the production of soft cheese using a coagulant of vegetable origin, and also adapted the recipe for the preparation of nettle extract. Nettle extract was an aqueous extract from nettle leaves, which contains plant enzymes and organic acids. According to organoleptic indicators, the quality of soft cheese with vegetable nettle extract practically does not differ from soft cheese with rennet enzyme. However, the reduced relative yield of soft cheeses produced using vegetable coagulants, compared with rennet cheeses, is due to a different mechanism of coagulation of milk proteins. The use of nettle extract - a natural plant enzyme coagulant, will revive the traditions of the production of Old Russian cheeses and expand the range of soft cheeses

Keywords: food biotechnology; organoleptic parameters; relative yield; soft cheese; rennet enzyme; nettle extract (Urtica dioica).

Введение

В настоящее время в связи с дефицитом сычужного фермента из-за нецелесообразности забоя молодняка в молочный период жизни и снижения поголовья скота при резком возрастании его продуктивности широко используются другие ферменты, близкие по действию к сычужному [1].

Достаточно привлекательным с экономической точки зрения выглядит использование растительных ферментов, так как спектр проявляющих протеолитическую активность ферментов (аспартаз), обнаруживаемых в различных частях растений многих видов, весьма значителен. Была создана база данных протеолитических ферментов, их субстратов и

http://vestnik

;-nauki.ru

ISSN 2413-9858

ингибиторов «MEROPS» [2]. По данным «MEROPS», класс аспартаз является вторым по распространенности среди пептидаз растений.

Изучив и проанализировав различные научные источники, обнаружено мало информации по использованию растительных экстрактов для коагуляции белка молока в пищевой промышленности, в частности занимались этим вопросом зарубежные ученые такие, как Sidrach A, García-Cánovas L, Tudela J, Rodríguez-López J.N. Они изучали использование растительного экстракта из водной вытяжки цветов кардона при выработке португальского сыра Serra da Estrela из овечьего молока [3, 4]. Как установлено учеными, за свертывание молока в данном случае отвечают содержащиеся в лепестках артишока и чертополоха растительные ферменты цинаразы (протеиназы A, B, C) - гликопротеины аспарагинового типа, наиболее эффективно действующие при pH 5 и температуре 70°C. При исследовании энзимов, извлеченных из артишоков Cynara cardunculus L. было установлено, что по специфичности воздействия и кинетическим параметрам кардозин А соответствует химозину сычужного фермента, а кардозин B - пепсину сычужного фермента. Текстура сыра Queijo Serra da Estrela мягкая, с маслянистой белой начинкой и коркой желтоватого цвета, опоясанный полоской ткани. Обладает чистым и слегка кисловатым букетом [5, 6].

Хороший фермент свертывания молока характеризуется высокой специфической казеинолитической активностью и низкой общей протеолитической активностью, поскольку протеолиз сильно влияет на сенсорные свойства сыра [7].

Многие экстракты растительного происхождения способны свертывать молоко, но некоторые из них имеют высокую протеолитическую активность (например, папаин из Carica papaya, бромелаин из ананаса Ananas comosus и рицин из семян клещевины Ricinus communis). Они вызывают глубокий гидролиз казеина, что приводит к появлению в сыре горечи [8, 9].

Оптимальные значения рН для расщепления каппа-казеина, при которой не происходит образование горечи, лежат в диапазоне 5,5...7,0 [10].

Исследований по использованию экстракта крапивы для коагуляции белка молока при производстве сыра практически отсутствуют в зарубежной и отечественной науке. По данным Федорова А.В. были систематизированы растения, которые используются для свертывания белка молока, и среди известных экстрактов растений российской зоны произрастания из листьев крапивы двудомной (Urtica diocia) можно получать экстракт, который содержит растительный фермент, обладающий молокосвертывающей активностью

Преимуществом использования растительных ферментов является низкая себестоимость, а недостатками - низкий выход продукта, более короткий срок хранения по сравнению с сычужными сырами.

Целью данного исследования является анализ органолептических показателей и относительного выхода мягких сыров с сычужным ферментом и растительным экстрактом из крапивы.

Задачи исследования:

- разработать технологические схемы выработки мягких сыров с сычужным ферментом и растительным экстрактом из крапивы в лабораторных условиях;

- выполнить выработку мягких сыров с сычужным ферментом и растительным экстрактом из крапивы в лабораторных условиях;

- проанализировать мягкие сыры по органолептическим свойствам разными методами;

- сравнить мягкие сыры по относительному выходу готовой продукции.

Объекты и методы исследования

Для выработки мягких сыров с сычужным ферментом и коагулянтом из экстракта крапивы были отобраны 2 партии молока по 2 литра в каждой из АО «Племзавод Ярославка» Ярославской области. Разработку технологии мягкого сыра проводили на материально-

[11].

технической базе кафедры «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции» ФГБОУ ВО Ярославская ГСХА. Применяли мезофильную закваску для мягкого сыра производителя ФГУП «Экспериментальная биофабрика» (г. Углич). Натуральный стандартизованный сычужный фермент Chr. Hansen животного происхождения с содержанием химозина и пепсина 95:5, полученный путем экстракции из четвертого отдела желудочка теляти, изготовлен из натурального сычуга телят высшего сорта. Использовали набор технологического оборудования для сыродела: емкость объемом 3 литра, термометр для молока, мерные ложки, формы для сыров. Сбор свежих листьев крапивы проводили в июне 2019 г. до цветения на территории земель сельскохозяйственного назначения садового некоммерческого товарищества «Юбилейный» Заволжского района г. Ярославля, которое относится к экологически чистой зоне (согласно данным Департамента охраны окружающей среды и природопользования Ярославской области).

Органолептическая оценка мягких сыров проводилась с помощью органов чувств дегустаторов без применения измерительных приборов. Использовали для анализа мягких сыров традиционную 50-балльную шкалу в соответствии с государственным стандартом. Для описания качества мягких сыров применялся дескриптивный (описательный) метод. Для работы экспертной комиссии использовали 5-балльную шкалу с характеристиками признаков продукта по пяти уровням интенсивности. Данные обрабатывали методом математической статистики с использованием MS Excel.

Относительный выход мягких сыров рассчитывали по формуле (1):

К

п = тг100' (1)

Мм

где г/ - относительный выход мягкого сыра, %; К1 - масса сыра после самопрессования, кг; Мм - масса молоко цельного коровьего, кг.

Результаты и их обсуждение

На основании данных Федорова А.В. из растений, экстракты которых используются для коагуляции молока, выбрали крапиву двудомную.

Крапива двудомная (Urtica dioica) была выращена на почвах, которые не удобрялись пестицидами, поскольку она их не переносит (рисунок 1). Оптимальные условия для произрастания крапивы на земельном участке являлись:

• плодородная почва - не тяжелая, средней влажности земля;

• теневой участок, так как растение лучше разрастается при отсутствии солнечного света;

• рН почвы около 5,6 (кислая).

Рисунок 1 - Внешний вид крапивы двудомной (Urtica dioica)

В таблице 1 показаны данные рецептурно-компонентного состава приготовления экстракта крапивы для производства мягкого свежего сыра.

Таблица 1 - Рецептура приготовления экстракта крапивы

Наименование сырья и ингредиентов Масса, г

Свежие листья крапивы 495

Вода питьевая 495

Поваренная соль 10

Итого сырья 1000

Выход экстракта крапивы составляет 750 грамм. Расход экстракта крапивы для коагуляции белка составляет 188 мл на 1 литр тёплого молока (32 °С). Исследования показывают, что в экстракте крапивы содержится не сычужный фермент химозин, а растительный реннин, который слабее заквашивает молоко (свертывание молока проходило в течение 10 часов). Такой растительный фермент пригоден только для производства мягких свежих сыров (рисунок 2).

Рисунок 2 - Образование сырного сгустка с использованием растительного экстракта

крапивы

Технологические операции выработки мягких сыров представлены на рисунке 3/

За основу лабораторной выработки из всего изученного ассортимента мягких сыров был выбран мягкий сыр без созревания Любительский свежий, из-за его меньших сроков производства и с внесением в пастеризованное молоко повышенных доз бактериальных заквасок и сычужного фермента, что подходит для адаптации использования экстракта крапивы при замене сычужного фермента.

Сгусток с использованием растительного экстракта крапивы получился более рыхлый, без четких граней, сыворотка мутноватая. Сгусток с сычужным ферментом сформировался плотный, эластичный, края излома острые, сыворотка прозрачная.

Приемка цельного молока У

Пастеризация молока 74°С, 20 с. У

Охлаждение до температуры свертывания 40 °С

У

Внесение мезофштьной закваски

I

Внесение смеси хлористого кальция

Внесение смеси ферментного препарата

I

Свертывание

I

Разрезание сгустка на кубики размером 2 см

У

Выдержка сгустка 5... 10 мин

У

Нагрев сгустка 15 мин при 43 °С

I

Формование и самопрессование сгустка

ЦШ| KIWIS

Бактериальная закваска

Хлористый кальций Щ i

Смешивание ^ В°Да

Контроль

Сычужный фермент

Ш5йй

Опытный образец -1

Сбор водного экстракта

Приемка листьев крапивы

яаш^ V-, м

Посолка сыра в рассоле 16 %

Обсушивание сыра

I

Хранение сыра при 2...8 °С 3 суток

У У

Контроль Опытный образец

I I

Рисунок 3 - Технологическая схема выработки мягкого сыра с использованием сычужного фермента (контроль) и растительного экстракта крапивы (опытный образец) в

лабораторных условиях

Технологию мягкого сыра с коагулянтом экстракта крапивы можно скорректировать, чтобы снизить кислотность сыра, обусловленной активным развитием молочнокислого процесса. Для этого проводили второе нагревание сырного сгустка в пределах 40...42°С в

течение 15 мин. Для того, чтобы придать более пряный вкус сыру его обтерли сухим укропом (рисунок 4).

Рисунок 4 - Образец мягкого сыра с коагулянтом из экстракта крапивы после

обработки укропом

Оценка мягких сыров по органолептическим показателям представлена в таблице 2.

Таблица 2 - Органолептическая оценка мягких сыров с сычужным ферментом и коагулянтом из экстракта крапивы___

Показатель, Характеристика Балльная

максимальный балл оценка

Мягкий сыр с сычужным ферментом

Внешний вид (1.. .5 баллов) Сыр не имеет корки. Поверхность ровная со следами небольших складок от запрессовки, увлажненная, без ослизнения. 5±0,00

Цвет и текстура (1.5 баллов) Светло-жёлтый цвет, равномерный по всей массе. 5±0,00

Консистенция (1.10 баллов) Однородная по всей массе. Плотная, не крошливая. 7±0,80

Вкус и запах (1.20 баллов) Чистый, кисломолочный, в меру соленый, без посторонних привкусов и запахов. 20±0,00

Упаковка (1.5 баллов) Упаковка отсутствует. 5±0,00

Рисунок (1.5 баллов) Рисунок отсутствует. 5±0,00

Итого 47±0,80

Мягкий сыр с экстрактом крапивы

Внешний вид (1.5 баллов) Сыр не имеет корки. Поверхность ровная со следами небольших складок от запрессовки, увлажненная, без ослизнения. 4±0,40

Цвет и текстура (1.5 баллов) Слегка зеленоватый оттенок. Однородный по всей массе. 4±0,60

Консистенция (1.10 баллов) Однородная по всей массе. В меру плотная, нежная. 6±0,30

Вкус и запах (1.20 баллов) Кисломолочный, в меру соленый, с привкусом и ароматом крапивы. 18±0,80

Упаковка (1.5 баллов) Упаковка отсутствует. 5±0,00

Рисунок (1.5 баллов) Рисунок отсутствует. 5±0,00

Итого 42±1,20

По результатам органолептической оценки мягких сыров сыр с экстрактом крапивы отличается от сыра с сычужным ферментом по цвету, вкусу и запаху, при этом разница по балльной оценке незначительна на 5 баллов.

Экспертной комиссией был проведен дегустационный профильный анализ образцов сыра по отдельным дескрипторам, характеризующим вкусо-ароматические, цветовые, структурные показатели сыра с использованием 5-балльной шкалы. Результаты исследований приведены на рисунке 5.

Вкус кисломолочный

Внешний вид роемая

Внешний еиц увлажненная

Консистенция нежная

Консистенция плотная

Цео1 зеленоваты 01 генок

Вкус крапивный

Запах чистый

Запах крапивный

Цвс1 белый

■Мяг кий сыр с экс 1 рак ют крапивы

■Мяг кий сыр с сычужным ферме! I юм

ЦВС1 светло-желтый

Рисунок 5 - Профилограмма сравнения мягких сыров с сычужным ферментом и

экстрактом крапивы

Мягкий сыр с экстрактом из листьев крапивы получился более близким к контрольному образцу по консистенции и внешнему виду (5 баллов). Мягкий сыр с экстрактом крапивы имеет горьковато-кислое послевкусие, которое можно скорректировать за счет покрытия укропом.

Относительный выход мягких сыров представлен в таблице 3.

Таблица 3 - Относительный выход мягких сыров с сычужным ферментом и коагулянтом из

экстракта крапивы

Показатели Мягкий сыр с сычужным Мягкий сыр с экстрактом

ферментом крапивы

Масса молока, кг 2,060 2,060

Закваска бактериальная 0,0004 0,0004

мезофильная, кг

Хлорид кальция, кг 0,0008 0,0008

Сычужный фермент, кг 0,0004 -

Экстракт крапивы, кг - 0,376

Масса мягкого сыра после 0,354 0,308

самопрессования, кг

Масса сыворотки, кг 1,636 1,917

Выход сыра, % 17,2 13,7

Проанализировав относительный выход мягких сыров, был сделан вывод о том, что у мягкого сыра с сычужным ферментом выход выше, чем у мягкого сыра с экстрактом

крапивы на 3,5%. Обусловлено повышение выхода у мягкого сыра с сычужным ферментом, за счет более глубокого расщепления белков (сычужная коагуляция), в частности каппа-казеина на гидрофобный пара-каппа-казеин (аминокислотные остатки с 1 по 105) и гидрофильные макропептиды (остатки со 106 по 169). Вторым этапом коагуляции белков можно считать собственно агрегацию белковых мицелл, индуцируемую ионами Са2+, заканчивающуюся образованием сгустка. Полнота коагуляции на данном этапе зависит от концентрации белка, ионов Са2+, температуры и рН. Процесс коагуляции белка с использованием экстракта крапивы при производстве мягких сыров мало изучен и на основании проведенных исследований можно предположить, что расщепление белка происходит медленнее за счет растительных ферментов и дополняется процессом молочнокислого брожения с образованием молочной кислоты (смешанная коагуляция).

Основные причины понижения выхода опытного образца мягкого сыра с экстрактом крапивы:

- использование растительного фермента из листьев крапивы в виде водной вытяжки;

- комбинированное свертывание белка молока растительным ферментом и органическими кислотами;

- использование при обработки сырного сгустка повышенной температуры и времени выдержки;

- конечное содержание влаги мягкого сыра.

Несмотря на некоторые недостатки, растительный фермент из листьев крапивы сохраняет активность в широком диапазоне температур и рН.

Заключение

Растительные ферменты очень разнообразны и каждый тип требует более подробного изучения, подбора условий, оценки эффективности применения такой замены сычужного фермента.

Адаптированную технологию производства мягкого сыра с коагулянтом из экстракта крапивы можно рекомендовать для расширения ассортимента мягких сыров. Это может подходить в рамках для малых и средних форм сельхозпроизводителей с собственными цехами по переработке молока, особенно для АО «Племзавод Ярославка».

ЛИТЕРАТУРА

1. Ельчанинов В.В., Кригер А.В. Номенклатура и биохимические свойства казеинов коровьего молока. Каппа-казеин // Сыроделие и маслоделие. 2008. № 5. С. 53 - 56.

2. Rawlings N.D., Barrett A.J., Bateman A. MEROPS: the database of proteolytic enzymes, their substrates and inhibitors // Nucleic Acids Res. 2012. Vol. 40. P. 343-350.

3. Feijoo-Siota L., Villa T.G. Native and biotechnologically engineered plant proteases with industrial applications // Food Bioprocess Technol. 2011. Vol. 4. P. 1066-1088.

4. Garcia V. Effect of vegetable coagulant, microbial coagulant and calf rennet on physicochemical, proteolysis, sensory and texture profiles of fresh goats cheese // Dairy Sci. Technol. 2012. Vol. 92, № 6. P. 691-707.

5. Shah M.A., Mir S.A., Paray M.A. Plant proteases as milk-clotting enzymes in cheesemaking: a review // Dairy Sci. Technol. 2014. Vol. 94. P. 5-16.

6. Mazorra-Manzano M.A.Comparison of the milk-clotting properties of three plant extracts // Food Chem. 2013. Vol. 141, № 3. P. 1902-1907.

7. Михайлова Ю.А., Тамарова Р.В., Ярлыков Н.Г. Генетическое улучшение коров по белковомолочности и качеству продукции с использованием метода ДНК-диагностики: монография. Ярославль: ФГБОУ ВО Ярославской ГСХА, 2019. 124 с.

8. Горина Т.А. Коагулянты и сычужные ферменты для сыроделия // Сыроделие и маслоделие. 2010. № 1. С. 22-23.

9. Шляпникова С.В., Батырова Э.Р. Оособенности коагуляции молока: сычужный ферментный препарат и его аналоги // Биомика. 2017. №1. С. 33-41.

10. Горбатова К.К. Физико-химические и биологические основы производства молочных продуктов. СПб.: ГИОРД, 2004. 352 с.

11. Федотова А.В. Правильный выбор молокосвертывающих ферментных препаратов - гарантия качества выпускаемых сыров // Молочное дело. 2006. № 6. С. 39.

REFERENCES

1. El'chaninov V.V., Kriger A.V. Nomenklatura i biokhimicheskie svoystva kazeinov korov'ego moloka. Kappa-kazein [Nomenclature and biochemical properties of cow's milk caseins. Kappa-casein] Syrodelie i maslodelie. 2008. № 5. pp. 53 - 56.

2. Rawlings N.D., Barrett A.J., Bateman A. MEROPS: the database of proteolytic enzymes, their substrates and inhibitors // Nucleic Acids Res. 2012. Vol. 40. P. 343-350.

3. Feijoo-Siota L., Villa T.G. Native and biotechnologically engineered plant proteases with industrial applications // Food Bioprocess Technol. 2011. Vol. 4. P. 1066-1088.

4. Garcia V. Effect of vegetable coagulant, microbial coagulant and calf rennet on physicochemical, proteolysis, sensory and texture profiles of fresh goats cheese // Dairy Sci. Technol. 2012. Vol. 92, № 6. P. 691-707.

5. Shah M.A., Mir S.A., Paray M.A. Plant proteases as milk-clotting enzymes in cheesemaking: a review // Dairy Sci. Technol. 2014. Vol. 94. P. 5-16.

6. Mazorra-Manzano M.A.Comparison of the milk-clotting properties of three plant extracts // Food Chem. 2013. Vol. 141, № 3. P. 1902-1907.

7. Mikhaylova Yu.A., Tamarova R.V., Yarlykov N.G. Geneticheskoe uluchshenie korovpo belkovomolochnosti i kachestvu produktsii s ispol'zovaniem metoda DNK-diagnostiki [Genetic improvement of cows in terms of protein content and product quality using the method of DNA-diagnostics]. Yaroslavl: Yaroslavl State Agricultural Academy Publ., 2019. 124 p.

8. Gorina T.A. Koagulyanty i sychuzhnye fermenty dlya syrodeliya [Coagulants and rennet enzymes for cheese making] Syrodelie i maslodelie, 2010. № 1. pp. 22-23.

9. Shlyapnikova S.V., Batyrova E.R. Oosobennosti koagulyatsii moloka: sychuzhnyy fermentnyy preparat i ego analogi [The peculiarities of milk coagulation: rennet enzyme preparation and its analogues] Biomika, 2017. №1. pp. 33-41.

10. Gorbatova K.K. Fiziko-khimicheskie i biologicheskie osnovy proizvodstva molochnykh produktov [Physico-chemical and biological fundamentals of the production of dairy products]. Saint-Petersburg: GIORD Publ., 2004. 352 p.

11. Fedotova A.V. Pravil'nyy vybor molokosvertyvayushchikh fermentnykh preparatov -garantiya kachestva vypuskaemykh syrov [Right choice of milk-converting enzyme preparations is a guarantee of the quality of produced cheeses] Molochnoe delo. 2006. № 6. pp. 39.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Михайлова Юлия Александровна Ярославская государственная сельскохозяйственная академия, г. Ярославль, Россия, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент. E-mail: k1709yulia@yandex.ru

Mikhailova Yulia Alexandrovna Yaroslavl State Agricultural Academy, Yaroslavl, Russia, Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor.

E-mail: k1709yulia@yandex.ru

Кравец Александр Николаевич Ярославская государственная сельскохозяйственная академия, г. Ярославль, Россия, обучающийся, бакалавр

Kravets Alexander Nikolaevich Yaroslavl State Agricultural Academy, Yaroslavl, Russia, student, bachelor