CC BY
50
HayKoBun BicHHK ^BBiBctKoro HanjoHantHoro ymBepcmeTy BeTepHHapHoi MegunuHH Ta GioTexHonorifi iMem C.3. IxuntKoro Scientific Messenger of Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies
ISSN 2519-268X print ISSN 2518-1327 online
http://nvlvet.com.ua/
УДК 637.1
Вплив високотемпературного оброблення на показники молока
1.О. Романчук, Т.В. Рудакова, Л.О. Моюеева [email protected]
1нститут продовольчих pecypcie НААН Украгни, вул. Свгена Сверстюка, 4А, м. Кигв, 02002, Украгна
Проведено поргвняльну оцтку основних показниюв молока, обробленого за ргзних технологгчних режимгв (90 оС, 125 оС та 135 оС). Об'ектом дослгджень були молоко коров'яче сире, УВТ-оброблене та пастеризоване. Молоко одтеi партй оброблювали на дослгднгй установц ф1рми Альфа-Лаваль в лабораторних умовах 1ПР НААН за температур 125 ± 1 оС та 135 ± 1 оС. Для поргвняння впливу високотемпературних режимгв на молоко, проводили пастеризащю молока за темпера-тури 90 ± 2 оС iз витримуванням 10 хв. Контролем було сире молоко. Визначення неказегнового азоту проводили за методом iз використанням блоку для спалювання. Вмкт лактози та лактулози - хроматографiчним методом з використанням високоефективного рiдинного хроматографа LC-6A («Shimadzu»). Електропровiднicть визначали за допомогою кондуктометру, визначення точки замерзання (осмоляльностi) ^iоскотчним методом на крiоcкопi-оcмометрi МТ 5-0,2. Вмкт кальщю визначали комплекснометричним методом (за А. Дуденковим).
Не вiдзначено змт показниюв титровног киcлотноcтi, проте при тдвищент температури оброблення активна кисло-ттсть дещо зменшувалась. Вiдмiчено, що УВТ-оброблення молока забезпечуе найбыьш ефективне знищення бактерш групи кишкових паличок, зменшення чиcельноcтi молочнокислих бактерш та МАФАнМ в сирому молощ, яке за рiвнем бак-терiального забруднення вiдповiдало першому гатунку. Оцтку змт быковог системи проводили за вiдноcним зменшення вмicту не казегнового азоту в сироватц до^дних зразюв молока, тсля оброблення за рiзних режимiв. За результатами до^джень точки замерзання молока, було вiдмiчено, що у порiвняннi з сирим молоком точка замерзання до^дних зразюв була вищою. Встановлено також, що електропровiднicть та вмicт кальщю обробленого молока змтюються у порiвняннi iз сирим молоком та в залежноcтi вiд способу оброблення. Зокрема, масова частка кальщю у пастеризованому молощ быьша шж у молощ, обробленому прямим та непрямим способом. Найбiльшi втрати кальщю та золи вiдмiчено у разi оброблення молока непрямим способом за температури 125 оС.
Knmnoei слова: сире молоко, склад молока, пастеризащя, УВТ- оброблення, питне молоко.
Влияние высокотемпературной обработки на показатели молока
И.О. Романчук, Т.В. Рудакова, Л.А. Моисеева [email protected]
Институт продовольственных ресурсов НААН Украины, ул. Евгения Сверстюка, 4А, г. Киев, 02002, Украина
Проведена сравнительная оценка основных показателей молока, обработанного при различных технологических режимах (90 °С, 125 °С и 135 °С). Объектом исследований было молоко коровье сырое, УВТ-обработанное и пастеризованное. Молоко одной партии обрабатывали на опытной установке фирмы Альфа-Лаваль в лабораторных условиях ИПР НААН при температурах 125 ± 1 °С и 135 ± 1 °С. Для сравнения влияния высокотемпературных режимов молоко, проводили пастеризацию молока при температуре 90 ± 2 °С с выдержкой 10 мин. Контролем было сырое молоко. Определение неказеинового азота проводили по методу с использованием блока для сжигания. Содержание лактозы и лактулозы - хроматог-рафическим методом с использованием высокоэффективного жидкостного хроматографа LC-6A («Shimadzu»). Электропроводность определяли с помощью кондуктометров, определения точки замерзания (осмоляльности) криоскопическим методом на криоскопе-осмометре МТ 5-0,2. Содержание кальция определяли комплекснометрическим методом (по
Citation:
Romanchuk, I.O., Rudacova, T.V., Moiseeva, L.A. (2017). Influence of ultra-pasteurisation on characteristics of milk, Scientific Messenger LNUVMB, 19(80), 169-173.
А. Дуденков). Не отмечено изменений показателей титрованной кислотности, однако при повышении температуры обработки активная кислотность несколько уменьшалась. Отмечено, что УВТ-обработки молока обеспечивает наиболее эффективное уничтожение бактерий группы кишечных палочек, уменьшение численности молочнокислых бактерий и МАФАнМ в сыром молоке, которое по уровню бактериального загрязнения соответствовало первому сорту. Оценку изменений белковой системы проводили по относительному уменьшению содержимого не казеинового азота в сыворотке опытных образцов молока, после обработки при различных режимах.
По результатам исследований точки замерзания молока, было отмечено, что по сравнению с сырым молоком точка замерзания опытных образцов была выше. Установлено также, что электропроводность и содержание кальция обработанного молока изменяются по сравнению с сырым молоком и в зависимости от способа обработки. В частности, массовая доля кальция в пастеризованном молоке больше, чем в молоке, обработанном прямым и косвенным способом. Наибольшие потери кальция и золы отмечено при обработке молока непрямым способом при температуре 125 °С.
Ключевые слова: сырое молоко, состав молока, пастеризащя, УВТ-обработка, питьевое молоко.
Influence of ultra-pasteurisation on characteristics of milk
I.O. Romanchuk, T.V. Rudacova, L.A. Moiseeva [email protected]
The Institute of Food Resources of NAAN, Yevhen Sverstiuk Str., 4А, Kiev, 02002, Ukraine
The comparative estimation of the main parameters of milk processed in different technological regimes (90 °С, 125 °С and 135 °С) is carried out. The object of the research was milk cow raw, UVT-treated and pasteurized. The milk of one batch was processed on a pilot plant of the Alfa-Laval company under the laboratory conditions of IAP NANA at temperatures of 125 ± 1 °C and 135 ± 1 °C. To compare the effects of high-temperature regimes on milk, pasteurization of milk was carried out at a temperature of 90 ± 2 °C with a holding of 10 minutes. The control was raw milk. Determination of non-cayenic nitrogen was carried out using a method using a combustion unit. Lactose and lactulose content by chromatographic method using LC-6A high-performance liquid chromatograph («Shimadzu»). The conductivity was determined using a conductivity meter, the determination of the freezing point (osmolality) by a cryoscopic method on a cryoscope-osmometer MT 5-0,2. The content of calcium was determined by the complexo-metric method (by A. Dudenkov). No changes in the titrating acidity were noted, however, when the processing temperature increased, the active acidity decreased somewhat. It was noted that UHT milk processing provides the most effective destruction of bacteria in the intestinal sticks, reducing of total quantity of bacteria in raw milk, which, according to the level of bacterial contamination, corresponded to the first brand. The evaluation of changes in the protein system was carried out with a relative decrease in the content of non-casein nitrogen in the serum of experimental milk samples, after treatment under different regimes.
According to the results of research on the freezing point of milk, it was noted that in comparison with raw milk, the freezing point of the prototype was higher. It is also established that electrical conductivity and calcium content of processed milk vary in comparison with raw milk and depending on the method of treatment. In particular, the mass fraction of calcium in pasteurized milk is higher than in milk, processed directly and indirectly. The greatest losses of calcium and ash are observed in the case of milk processing indirectly at a temperature of 125 °C.
Key words: raw milk, milk composition, pasteurization, UHT-treatment, drinking milk.
Вступ
Якють питного молока залежить ввд початковому BMicTy мiкроорганiзмiв в сирому молощ, режиму тер-Mi4TOro оброблення, видiв мiкроорганiзмiв, яш зали-шились тсля пастеризаци та тих, що потрапили в молоко з обладнання, активносп термостшких проте-олгтичних i лшолгтичних ферменпв, температури збертання готового продукту. Застосування термiза-ци, подвшно! пастеризаци, тдвищених режимiв теплового оброблення молочно! сировини е поширеним способом покращення мшробюлопчних показнишв пвд час виробництва питного молока та подовження термшу його збертання (DSTU 2661:2010).
Технолопчна обробка молока призводить до змши його складових, фiзико-хiмiчних та органолептичних властивостей, що в шнцевому результат впливае i на формування харчово! цшносп молочних продукпв. Пд час ультрависокотемпературного оброблення норматзоване молоко пщ^вають в потощ до температури понад 100 °С з короткочасною витримкою, а попм охолоджують. Теплове оброблення молока за таких умов поеднуе ефективну бактерицидну даю i
найменшi втрати харчових речовин. Найбшьш поши-реними е два способи оброблення молока: пароконта-ктний споаб - шляхом безпосереднього контакту пари з молоком; i непрямий - через поверхню, яка передае тепло.
Метою роботи було дослщження впливу техноло-пчних режимiв теплового оброблення сирого молока на показники шнцевого продукту.
Матерiал i методи дослвджень
Об'ектом дослвджень були молоко коров'яче сире, УВТ-оброблене та пастеризоване. Молоко одше! пар-ти оброблювали на дослщнш установщ фiрми Альфа-Лаваль в лабораторних умовах 1ПР НААН за температур 125 ± 1 °С та 135 ± 1 °С. Для порiвняння впливу високотемпературних режимiв на молоко, проводили пастеризацш молока за температури 90 ± 2 °С iз ви-тримуванням 10 хв. Контролем було сире молоко. Визначення неказе!нового азоту проводили за методом iз використанням блоку для спалювання (DSTU ISO 8968-2:2005). Вмют лактози та лактулози - хро-матографiчним методом з використанням високоефе-
ктивного рвдинного хроматографа LC-6A («Shimadzu») з рефрактометричним детектором, колонка SCR-101-N (250^4,7 мм), елюент - деюшзована дегазована вода, швидшсть потоку - 0,5 мл/хв. Вм1ст золи визначали методом спалювання наважки в муфе-льнш печ1 за температури 400...500 °С. Електропро-ввдшсть визначали за допомогою кондуктометру, визначення точки замерзання (осмоляльносп) крюс-кошчним методом на крюскош-осмометр1 МТ 5-0,2. Вм1ст кальцш визначали комплекснометричним методом (за А. Дуденковим) (Inikhov and Brio, 1971). 1нш1 характеристики молока визначали за загальноп-рийнятими стандартизованими методиками досль джень. Математичне оброблення результапв проводили методами статистичного анал1зу та стандартни-ми алгоритмами програм Microsoft Excel. Повторюва-шсть дослвджень трьохкратна. Результати приймали за достов1рш при Р < 0,05.
Результати та ïx обговорення
Молоко - це полщисперсна система, в якш диспе-рсш фази знаходяться в юнно-молекулярному (мше-ральш сол1, лактоза), колощному (бшки, фосфат кальцш) i емульгованому (жир) сташ. Концентрац1я i стутнь дисперсностi складових молока обумовлюють його фiзико-хiмiчнi властивосп, а також визначають дiапазон коливань 1х числових значень (Gorbatova, 2003).
Порiвняльне вивчення складу та властивостей молока, УВТ-обробленого обома способами, засвщчило про стабiльнiсть складу та сшвввдношення основних компонентiв молока. В дослщних зразках не виявлено наявносп лактулози, яка може утворюватися з лакто-зи в результатi високотемпературного оброблення. У порiвняннi iз сирим молоком в дослiдних зразках пвдвищувався вмiст сухих речовин, що вщбувалось за рахунок випаровування вологи. Не вщзначено змiн показникiв титровано1 кислотность При пiдвищеннi температури оброблення активна кислотшсть дещо зменшувалась.
Вiдмiчено, що УВТ-оброблення молока забезпечуе найбiльш ефективне знищення бактерiй групи кишко-вих паличок, зменшення чисельностi молочнокислих бактерiй та МАФАнМ в сирому молоцi, яке за рiвнем
бактерiального забруднення вщповщало першому гатунку.
Ввдомо, що найбшьшого впливу пвд час теплово! обробки молока зазнають сироватковi бiлки. Оцшку змiн бшково! системи проводили за вщносним зменшення вмюту не казе1нового азоту в сироватцi дослвд-них зразк1в молока, пiсля оброблення за рiзних режи-мiв.
Вiдмiчено, що при високотемпературнiй пастери-зацп за температури 90 ± 2 °С протягом 10 хв вщнос-ний вмiст неказе!нового азоту у сироватщ молока зменшувався на 69%.
Щд час УВТ-броблення ввдносний вмют неказе!-нового азоту був дещо б№шим у порiвняннi з пасте-ризованим молоком.
На рис. 1 представлеш даш щодо змiни вмiсту не-казешового азоту у молоцi, в залежносл вiд способiв i режимiв оброблення. Зокрема, в молощ, обробленому непрямим способом за температур 125 °С та 135 °С, вiдносний вмют неказе!нового азоту становив 45,9% та 51,4% , ввдповщно, вiд його вмюту в сирому молода
Проте, пiд час оброблення сирого молока парокон-тактним способом вщносний вмiст неказе!нового азоту становив 77,4.. .78,1% за обох температур.
За результатами дослщжень точки замерзання молока, було вiдмiчено, що у ш^внянш з сирим молоком точка замерзання дослвдних зразк1в була вищою (табл. 2). Очевидно, що так змiни не пов'язанi iз збь льшенням частки води (в результат розбавлення молока водою), а iз бiльш глибокими змiнами, що вщбу-ваються за участi мшеральних речовин та порушен-ням сольово! рiвноваги.
Пiд сольовою системою натурального молока ро-зумiють сукупнiсть юшв металiв та органiчних i неор-ганiчних анiонiв, що знаходяться у певному сшввщ-ношеннi та рiвновазi (Gorbatova, 2003). Вмiст золи у молощ е досить стабiльною характеристикою i шль-к1сть И коливаеться в межах 0,7-0,8%, тому такий показник можна було б використовувати для ощнки складу молока. Проте, значення масово! частки золи не може повною мiрою дати уявлення про комбшацш катiонiв та анюшв у сирому молоцi.
Таблиця 1
Мжробюлопчм показники молока, обробленого за pi3H^ температур (M ± m, n = 3)
Споиб теплового оброблення Бактерiï групи кишкових паличок, в 0,1 см3 Чисельнiсть молочнокислих бактерiй, lg КУО Кiлькiсть мезофiльних аеробних та факультативно-анаеробних мжроор-ганiзмiв, lg КУО
Сире молоко Присутш 5,1 ± 0,2 5,4 ± 0,1
Пастеризащя Вiдсутнi 3,1 ± 0,1 3,5 ± 0,3
Прямий 125 оС 135 оС Вiдсутнi Вiдсутнi Вiдсутнi Вiдсутнi Вщсутш Вiдсутнi
Непрямий 125 оС 135 оС Ввдсутт Вiдсутнi Вiдсутнi Вщсутш Вiдсутнi Вiдсутнi
0,16
0,12
0,08
0,04
0,146
0,113
0,114
0,06
0,067
0,075
Рис.1. Вмкт не казеТнового азоту в молощ, обробленому за рiзних режимпв:
1 - сире молоко; 2 - пастеризащя за температури 90 ± 2 °С 1з витримуванням 10 хв; 3 - 125 °С прямий (пароко-нтактний споаб); 4 - 125 °С непрямий (через нагр1вальну поверхню); 5 - 135 °С прямий споаб (пароконтактний споаб); 6 - 135 °С через нагр1вальну поверхню
Фосфати, цитрати, бшки, дюксид вуглецю та шш1 компоненти, утворюють буферну систему, яка дозво-ляе збер1гати певний р1вень рН. Для виршення прак-тичних задач, що виникають тд час загопвт молока, у тому числ1 виявлення фальсиф1кацп, може вщгра-вати важливу роль дослщження сольово! системи молока. У цьому сена заслуговуе уваги такий показ-ник молока як електропроввдшсть.
За даними, одержаними на дослвднш установщ в лабораторних умовах встановлено, що електропровь дшсть та вм1ст кальщю обробленого молока зм1ню-ються у пор1внянш 1з сирим молоком та в залежносп в1д способу оброблення. Зокрема, масова частка каль-
щю у пастеризованому молощ бшьша шж у молощ, обробленому прямим та непрямим способом. Найбь льш1 втрати кальщю та золи ввдшчено у раз1 оброб-лення молока непрямим способом за температури 125 °С, що пов'язане 1з частковим осадженням бшка на стшках нагр1вального апарату (при прямому способу).
Для подальших дослщжень варто провести випро-бування в промислових умовах на обладнанш бшьшо! потужносп.
Ввдомо, що електропровщшсть молока визнача-еться концентращею юшв водню, калш, натрш, кальщю, магшю, хлору та ш.
Таблиця 2
Фiзико-хiмiчнi показники молока, обробленого за рiзних температур (М ± т, п = 3)
Споиб теплового оброблення Точка замерзання, оС Густина, кг/м3 Титровна кислотшсть, оТ Активна кислотшсть, рН Лактулоза
Сире молоко -0,537 ± 0,001 1030,0 ± 0,3 19,0 ± 0,2 6,63 ± 0,02 Ввдсутня
Пастеризацш -0,535 ± 0,001 1030,0 ± 0,3 19,0 ± 0,1 6,53 ± 0,03 Ввдсутня
Прямий 125 оС 135 оС -0,523 ± 0,002 -0,512 ± 0,001 1029,0 ± 0,2 1029,0 ± 0,3 19,0 ± 0,2 19,0 ± 0,2 6,52± 0,01 6,49 ± 0,02 Ввдсутня Ввдсутня
Непрямий 125 оС 135 оС -0,526 ± 0,002 -0,503 ± 0,002 1029,0 ± 0,3 1029,0 ± 0,1 19,0 ± 0,3 19,0 ± 0,1 6,48 ± 0,03 6,42 ± 0,04 Ввдсутня Ввдсутня
Таблиця 3 Змша мiнерального складу незбираного молока в залежност в1д режкимпв тепловоТ обробки
Споиб та режим теплового оброблення Масова частка кальщю, мг% Масова частка золи, % Електропров1дшсть, мСм/см
Сире молоко 106,7 ± 0,4 0,70 ± 0,02 5,50 ± 0,01
Пастеризащя 90 ± 2 оС 103,0 ± 0,3 0,70 ± 0,01 5,17 ± 0,02
Прямий 125 оС 135 оС 100,8 ± 0,6 99,1 ± 0,2 0,69 ± 0,01 0,69 ± 0,01 5,15 ± 0,02 5,09 ± 0,01
Непрямий 125 оС 135 оС 87,0 ± 0,6 100,9 ± 0,4 0,67 ± 0,02 0,68 ± 0,01 5,21 ± 0,03 5,12 ± 0,02
Також, на показники електропров1дност1 молока опосередковано впливають жиров1 кульки та бшков1 глобули, оскшьки завдяки великим розм1рам, вони
зменшують рух юшв у електричному пол1. Молекули лактози не утворюють юшв 1 не проводять електрич-ний струм. Однак, електропровщшсть може зм1нюва-
0
тись при шдвищент температури молока, оскшьки при цьому посилюеться дисощащя солей.
Пiсля сквашування дослвдних зразшв молока за-квашувальними препаратами показники електропро-вiдностi тдвищувалися до 6,5.7,1 мСм/см. Очевидно, що таю змши вiдбуваються за рахунок утворення молочно! кислоти та зб№шення концентрацп iонiв водню.
Привабливим, з точки зору практичного застосу-вання, е дослщження електропровiдностi молока в залежносп ввд рiзних факторiв хiмiчноl та фiзичноl природи, що особливо актуально для виявлення фаль-сифжацп молока в умовах юнуючо! сировинно! бази.
Висновки
Високотемпературне теплове оброблення молока призводить до змiни властивостей його бшкових та мiнеральних компоненпв. Щд час пастеризаци молока за температури 90 ± 2 оС протягом 10 хв. вщбува-еться денатурацiя сироваткових бiлкiв про що свщ-чить зменшення вмюту не казе!нового азоту на 69% у порiвняннi iз сирим молоком. Пвд час ультрапастери-зацп сирого молока ввдносний вмiст не казе!нового азоту був меншим i становив близько 22-23%. Елект-ропровiднiсть обробленого молока зменшуеться у порiвняннi iз сирим молоком на 5.8% в залежносп ввд способу оброблення.
За результатами порiвняльноl оцiнки рiзних спо-собiв теплового оброблення молока можна ввдзначи-ти, що ультрапастеризацiя призводить до менших змш властивостей та складу молока у щ^внянш з тривалою високотемпературною пастеризацiею.
Перспективи подальших до^джень. Вивчення мшерального складу, рол1 ioHiB молока, мае важливе значення з огляду на !х роль у формуванш коловдно! системи молока, стабшьносп бiлкoвoгo комплексу, а також, певною мiрoю, впливае на харчову цшшсть. Перспективи полягають у доцшьносп розширення oб'ектiв дослвджень за рахунок вивчення овечого, козиного молока. З огляду на перспектившсть проми-слового перероблення молока цих тварин, застосу-вання високотемпературного оброблення дозволить подовжити термiн реатзацп та покращити мжробю-лoгiчнi показники продукци.
Бiблiографiчнi посилання
DSTU 2661:2010 (2011). Moloko korovyache pytne. Zahal'ni tekhnichni umovy: [Chynnyy vid 2011-1001]. K.: Derzhspozhyvstandart Ukrayiny (Natsional'nyy standart Ukrayiny) (in Ukrainian). DSTU ISO 8968-2:2005 (IDF 20-2:2001) Moloko. Vyznachennya vmistu azotu. Chastyna 2. Metod iz vykorystannyam bloku dlya spalyuvannya (makrometod) (in Ukrainian). Inikhov, G.S., Brio, N.P. (1971). Metody analiza moloka i molochnykh produktov. M., Pishchev. prom., 132— 133 (in Russian). Gorbatova, K. (2003). K. Fiziko-khimicheskiye i bio-khimicheskiye osnovy proizvodstva molochnykh produktov. - SPb.: GIORD (in Russian).
Received 29.09.2017 Received in revised form 26.10.2017 Accepted 30.10.2017
