2.5. Технологические свойства молока
К основным технологическим свойствам молока относят термоустойчивость и сычужную свертываемость.
Термоустойчивость (термостабильность) – способность молока при высоких температурах сохранять свои первоначальные свойства. Термоустойчивость молока зависит в основном от его кислотности и солевого баланса, а также от стабильности казеиновых мицелл в растворе, обусловленной величиной поверхностного заряда и степенью его гидрофильности. Установлено, что казеинаткальцийфосфатный комплекс устойчив к воздействию высоких температур только при определенном содержании кальция.
Как считают исследователи, термоустойчивость молока во многом определяется величиной рН. По характеру изменения термоустойчивости молоко делят на два типа – А и Б (рис. 2).
Рис.2. Зависимость термоустойчивости молока от рН (по Тесъе и Роузу): 1 – тип А; 2 – тип Б
В большинстве стран преобладает молоко типа А (молоко типа Б, характеризуемое повышенной устойчивостью при нагревании, встречается редко). Термоустойчивость молока типа А имеет максимум при рН 6,7 и минимум при рН 6Д..6Д Следовательно, свежее молоко кислотностью 18°Т (рН 6,6…6,7) должно выдерживать высокотемпературную обработку без явных признаков коагуляции казеина. Лишь снижение рН до 6,5 и ниже, особенно в результате молочнокислого брожения, отрицательно сказывается на термоустойчивости молока.
Образование молочной кислоты вызывает снижение отрицательного заряда белковых частиц и нарушение баланса между солями кальция – часть коллоидных солей кальция переходит в ионно-молекулярное состояние. Увеличение количества ионов кальция в молоке при повышенной кислотности приводит к агрегации казеиновых частиц, которые легко коагулируют при нагревании. При этом термоустойчивость казеина в какой-то степени зависит от размера мицелл – чем они мельче, тем она выше, и наоборот. Считают, что мелкие мицеллы содержат меньше коллоидного фосфата кальция и больше защитного аз-казеина, чем крупные. (Горбатова К.К., 2003).
Снижению термоустойчивости молока также способствуют высокое содержание (более 0,9 %) термостабильных сывороточных белков и структурные изменения казеина во время тепловой обработки (дефосфорилирование, дигидрирование сывороточными белками и т.д.).
Из всех перечисленных факторов термоустойчивости молока является концентрация ионов кальция – коэффициент корреляции между ними составляет – 0,98 (рис. 3.).
Рис.3 Влияние содержания ионов кальция на термоустойчивость молока (по данным К.К.Горбатовой и П.П.Гуньковой)
Таким образом, основными причинами низкой термостойкости молока являются повышенная кислотность и нарушенный солевой и белковый состав.
Термоустойчивость молока необходимо контролировать при производстве стерилизованного молока, молочных консервов, продуктов детского питания. В настоящее время для определения термоустойчивости молока в заводских лабораториях проводят алкогольную пробу.
Алкогольная проба основана на воздействии этилового спирта на белки молока и сливок, которые полностью или частично денатурируют при смешивании равных объёмов молока или сливок со спиртом (Шурчкова Ю.А., 2003).
Сущность данного метода в том, что образующаяся молочная кислота в процессе скисания молока связывает кальций и освобождает его от казеина, находящегося в стойкой коллоидной связи с солями кальция.
В результате накопления кислых радикалов повышается концентрация водородных ионов и изменяется электрозаряд казеина, что при рН 4,6 приводит к уравниванию положительных и отрицательных его зарядов. Нейтрализация электрического заряда способствует склеиванию молекул и ведёт к образованию геля. Добавленный алкоголь дегидрирует коллоиды молока, чем также способствует переходу золя в гель. Процесс этот интенсивно протекает в кислом молоке. Свежее молоко при добавлении к нему равного количества 68 % спирта не свёртывается, а молоко повышенной кислотности образует хлопья, величина которых зависит от степени кислотности молока (Фомичёв Ю., Савкин Н., 2002).
Сычужная свертываемость молока относится к факторам, определяющим его пригодность для производства сыра. Способность молока к сычужной свертываемости определяется в первую очередь содержанием в нем казеина (особенно фракции κ-казеина) и солей кальция (ионов кальция) – чем оно больше, тем выше скорость свертывания молока и плотность образующихся белковых сгустков, и наоборот. В зависимости от концентрации коллоидного фосфата кальция в молоке, под действием сычужного фермента образуется сгусток в виде геля или отдельных хлопьев. Установлено, что в сычужно вялом молоке концентрация коллоидного фосфата кальция довольно низкая. Сычужно вялое молоко обычно содержит низкое количество казеина и ионизированного кальция, меньше коллоидного фосфата кальция (и, вероятно, мало цитратов) по сравнению с нормальным молоком. Оно характеризуется более низким отношением кальция к азоту молока, содержит больше растворённого казеина (10… 12 % вместо обычных 5 %) и имеет более низкую степень гидратации казеиновых мицелл и т.д.
При свёртывании сычужно-вялого молока образуется дряблый сгусток, плохо выделяющий сыворотку. Такое молоко следует исправить путём внесения Са++' бактериальной закваски, установлением более высоких температур свёртывания и второго нагревания. По данным А.П.Храмцова (2001) свёртываемость молока можно повысить добавлением солей кальция. Зависимость сычужного свёртывания от концентрации хлорида кальция в интервале от 0 до 56 г на 100 л молока выражается уравнением Климовского И.И.
(Т° – Т)/Т = κ • С,
где: Т°– продолжительность свёртывания молока сычужным ферментом без добавления хлорида кальция, с;
Т – продолжительность свёртывания молока с добавлением хлорида кальция, с;
κ – коэффициент солевого эффекта;
С – концентрация хлорида кальция, внесённого в молоко, г/100л.
Величина (Т° – Т) / Т • С для данного молока величина постоянная и называется коэффициентом солевого эффекта.
Количество хлорида кальция, необходимое для нормального свёртывания молока, можно рассчитать по уравнению:
С = (Тн -Тж) • κ – Тж,
где: Тн – продолжительность свёртывания без хлорида кальция, с;
κ – коэффициент солевого эффекта;
Тж – желаемая продолжительность свёртывания молока, с;
С – необходимое количество хлорида кальция, г/100л молока.
Сыропригодность можно повысить созреванием молока. При этом соли кальция и фосфора из коллоидного состояния переходят в растворённое состояние, повышается кислотность молока, что сокращает продолжительность свёртывания.
Молоко, которое не свёртывается даже при добавлении полной дозы хлорида кальция, непригодно для производства сыра.
На способность молока к сычужному свёртыванию влияют фракционный состав казеина (содержание κ– и β – казеина определяет продолжительность свёртывания, а количество αs – казеина – плотность сгустка) и тип генетических вариантов фракций казеина.
Сычужная коагуляция белков зависит от типа генетических вариантов αs1, β– и κ-казеинов. Варианты Β-аллелей β– и κ-казеинов даёт более плотный сгусток, чем вариант А этих фракций казеина. Более того, присутствие в молоке вариантов Β β-казеина и κ-казеина уменьшает продолжительность сычужного свёртывания.
Установлено также (Хаертдинов Р., Афанасьев М., 1997), что сычужная коагуляция белков зависит от типа генетических вариантов αs1– , β– и κ-казеинов. Вариант Β-аллель β-казеина обладает самостоятельным положительным влиянием на сыропригодность молока и усиливает аналогичное действие Β-аллеля κ-казеина.
Как правило, проводятся комплексные исследования по изучению пригодности молока тех, или иных пород для выработки молочных продуктов. С этой целью наряду с показателями состава молока определяются его технологические свойства. К. В. Маркова с сотрудниками (1980) проводила сравнительные исследования состава и технологических свойств молока коров айрширской, голландской и холмогорской пород на опытной ферме ВИЖ «Дубовицы». Удой за 305 дней лактации составил, соответственно, 4242; 4311 и 3623 кг, содержание жира – 3,88; 3,69 и 3,60 %, содержание белка – 3,53; 3,39 и 3,51 %. Молоко коров холмогорской породы имело повышенное содержание р-казеина, что отразилось на скорости сычужного свертывания (замедлялась). По определению авторов оно более пригодно для производства питьевого молока и кисломолочных продуктов и менее пригодно для выработки масла или сыра.
Е.И. Алексеева (1990) в течение научно – хозяйственного опыта, проведенного в условиях молочного комплекса учхоза «Пушкинское», также исследовала качество молока подопытных животных и его технологические свойства. По результатам исследований на сыропригодность молоко, в среднем, относится к III группе, т.е. малопригодно для изготовления из него сыра. Установлено, что продолжительность свертывания молока под действием сычужного фермента существенно не изменилась на протяжении всей лактации и не зависела от возраста и происхождения коров. Следовательно, прилитие крови голштинских быков не оказало существенного влияния на продолжительность свёртывания молока.
