Биохимические и физико-химические процессы при производстве молочных продуктов

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Биохимические и физико-химические процессы при производстве молочных продуктов

Содержание

2. Брожение молочного сахара. Коагуляция казеина и гелеобразование. Факторы, влияющие на брожение и свойства сгустков. 1 Производство
3. К основным процессам относятся молочно-кислое и спиртовое брожение молочного сахара, коагуляция казеина и гелеобразование. В результате
4. В зависимости от продуктов, накапливаемых в процессе брожения, все молочнокислые бактерии подразделяют на гомоферментативные и гетероферментативные.
5. Каждая молекула пировиноградной кислоты, образующаяся из молекулы глюкозы, восстанавливается до молочной кислоты: Из одной молекулы лактозы
6. При спиртовом брожении пировиноградная кислота под действием фермента пируватдекарбоксилазы расщепляется на уксусный альдегид и углекислый газ:
7. Образующаяся (или внесенная) молочная кислота снижает отрицательный заряд казеиновых мицелл, так как Н-ионы подавляют диссоциацию карбоксильных
8. Под действием сычужного фермента казеин превращается в параказеин, имеющий изоэлектрическую точку в менее кислой среде (pH
9. а — начало образования структурной сетки; б — пространственная структура сгустка; 1 — частицы белка; 2
10. Образующийся сгусток (гель) обладает определенными механическими свойствами: вязкостью, пластичностью, упругостью и прочностью. Эти свойства связаны со
11. Необратимые (необратимо разрушающиеся) связи не обладают свойством восстанавливаться после механического воздействия на сгусток. С ними связано
12. Для кисломолочных напитков и сметаны синерезис — явление нежелательное При производстве творога, наоборот, требуется удалить избыток
13. Состав и свойства молока (количество витаминов, аминокислот, солей кальция, белков; наличие антибиотиков; здоровье и кормление животных;
14. Механизм сычужного свертывания белков молока. Влияние некоторых факторов на сычужное свертывание и синерезис сгустка. БИОХИМИЧЕСКИЕ И
15. Производство сыра можно условно разделить на две стадии. Первая стадия включает весь процесс обработки молока и
16. Сычужный фермент представляет собой смесь химозина и пепсина (60–70 % первого фермента и 30–40 % второго).
17. Гликомакропептиды χ-казеина имеют высокий отрицательный заряд и обладают сильными гидрофильными свойствами. При их отщеплении от κ
18. а – коагуляция мицелл под действием сил гидрофобного взаимодействия; б – коагуляция мицелл за счёт кальциевых
19. Картину сычужного свертывания молока можно изучить с помощью реологического метода. Метод основан на измерении эффективной вязкости
20. Состав и свойства молока Режим пастеризации Активность бактериальной закваски и сычужного фермента Кислотность молока и температура
21. Характеризуется комплексом показателей химического состава, физико-химических, технологических и гигиенических свойств. Молоко должно иметь оптимальное содержание белков,
22. При производстве сыров молоко, как правило пастеризуют при низкой t 70-72 или 74-76°С с выдержкой 20-25
23. Для свертывания молока в сыроделии применяют главным образом сычужный фермент (химозин (ренин) и пепсин). Фермент проявляет
24. Кислотность молока и t свертывания При низкой кислотности – неплотный, вялый сгусток; при повышенной – излишне
25. Производство масла способом сбивания сливок Производство масла способом преобразования ВЖС БИОХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ
26. Производство масла сводится к изменению агрегатного состояния жировых шариков сливок с последующим освобождением и концентрированием жировой
27. а – исходный жировой шарик; б – частичная гидрофобизация поверхности шарика за счет выделения жидкого жира;
28. Сущность способа заключается в концентрации молочного жира путем сепарирования и преобразования высокожирных сливок в масло при
29. Схема обращения эмульсии типа «масло в воде» в эмульсию типа «вода в масле»
31. Скачать презентацию

Слайд 2

Брожение молочного сахара.
Коагуляция казеина и гелеобразование.
Факторы, влияющие на брожение и свойства

сгустков.

1 Производство кисломолочных продуктов

Слайд 3

К основным процессам относятся молочно-кислое и спиртовое брожение молочного сахара, коагуляция

казеина и гелеобразование. В результате формируются консистенция, вкус и запах готовых продуктов.
По характеру брожения лактозы к-м продукты условно делятся 2 группы:
к первой группе относятся продукты, в основе производства которых лежит главным образом молочно-кислое брожение (простокваша, ацидофилин, йогурт, творог, сметана);
ко второй группе – продукты со смешанным брожением – молочно-кислое и спиртовое (кефир, кумыс).

Основные биохимические процессы

Слайд 4

В зависимости от продуктов, накапливаемых в процессе брожения, все молочнокислые бактерии

подразделяют на гомоферментативные и гетероферментативные.
Молочнокислые бактерии (Lac. lactis, Lac. cremoris, Lac. diacetilactis, Str. thermophilus, L. bulgaricus, L. acidophilus), образующие в качестве основного продукта брожения молочную кислоту, относят к гомо- ферментативным.
Бактерии (Leuc. cremoris, Leuc. dextranicum и др.), которые кроме молочной кислоты в значительных количествах образуют и другие продукты брожения, — к гетероферментативным.
Путем определенного комбинирования различных видов молочнокислых бактерий и регулирования температуры сквашивания можно получить продукт с нужными вкусовыми, ароматическими достоинствами, консистенцией и диетическими свойствами.

Молочнокислые бактерии

Lac. (Lactococcus); L. (Lactobacillus); Leuc. (Leuconostoc);
Str. (Streptococcus).

Слайд 5

Каждая молекула пировиноградной кислоты, образующаяся из молекулы глюкозы, восстанавливается до молочной

кислоты:
Из одной молекулы лактозы образуется четыре молекулы молочной кислоты:

Молочнокислое брожение

Слайд 6

При спиртовом брожении пировиноградная кислота под действием фермента пируватдекарбоксилазы расщепляется на

уксусный альдегид и углекислый газ:
Уксусный альдегид с участием окислительно-восстановительного фермента алкогольдегидрогеназы восстанавливается в этиловый спирт:
Суммарно спиртовое брожение лактозы можно представить в следующем виде:

Спиртовое брожение

Слайд 7

Образующаяся (или внесенная) молочная кислота снижает отрицательный заряд казеиновых мицелл, так

как Н-ионы подавляют диссоциацию карбоксильных групп казеина, а также гидроксильных групп фосфорной кислоты. В результате этого достигается равенство положительных и отрицательных зарядов в изоэлектрической точке казеина (pH 4,6—4,7).
При кислотной коагуляции помимо снижения отрицательного заряда казеина нарушается структура казеинаткальцийфосфатного комплекса (отщепляется фосфат кальция и структурообразующий кальций). Их переход в раствор дополнительно дестабилизирует казеиновые мицеллы.

Сущность кислотной коагуляции

Слайд 8

Под действием сычужного фермента казеин превращается в параказеин, имеющий изоэлектрическую точку

в менее кислой среде (pH 5—5,2).
В изоэлектрической точке казеиновые или параказеиновые частицы при столкновении агрегируют, образуя цепочки или нити, а затем пространственную сетку, в ячейки или петли которой захватывается дисперсионная среда с жировыми шариками и другими составными частями молока (рис). Происходит гелеобразование.

Действие на казеин молочной кислоты и сычужного фермента

Слайд 9

а — начало образования структурной сетки;
б — пространственная структура сгустка;

1 — частицы белка; 2 — петли структуры, заполненные дисперсионной средой

Схема образования пространственной структуры в процессе свертывания молока

Слайд 10

Образующийся сгусток (гель) обладает определенными механическими свойствами: вязкостью, пластичностью, упругостью и

прочностью. Эти свойства связаны со структурой системы, поэтому их называют структурно-механическими или реологическими.
Структурно-механические свойства сгустков определяются характером связей, возникающих между белковыми частицами при формировании структуры. Связи могут быть обратимыми и необратимыми.
Обратимые (тиксотропно-обратимые) связи восстанавливаются после нарушения структуры сгустка. Они обусловливают явление тиксотропии (от греч. thixis — прикосновение + trope — изменение) — способность структур после их разрушения в результате какого-нибудь механического воздействия самопроизвольно восстанавливаться во времени.

Свойства сгустков

Слайд 11

Необратимые (необратимо разрушающиеся) связи не обладают свойством восстанавливаться после механического воздействия

на сгусток. С ними связано явление синерезиса.
Синерезис — уплотнение, стягивание сгустка с укорачиванием нитей казеина и вытеснением заключенной между ними жидкости. Скорость синерезиса определяется влагоудерживающей способностью казеина и зависит от концентрации в сырье сухих веществ, состава бактериальных заквасок, режимов тепловой обработки и гомогенизации, способа свертывания молока и других факторов.

Слайд 12

Для кисломолочных напитков и сметаны синерезис — явление нежелательное
При производстве творога,

наоборот, требуется удалить избыток сыворотки из сгустка.
Для усиления синерезиса применяют также измельчение, нагревание сгустка и т. д.

Схема синерезиса сгустка (по Тёпелу)

Слайд 13

Состав и свойства молока (количество витаминов, аминокислот, солей кальция, белков; наличие

антибиотиков; здоровье и кормление животных; длительность и условия хранения молока).
Вид и активность бактериальных заквасок.
Режимы пастеризации, гомогенизации, сквашивания, созревания.

Факторы, влияющие на брожение и свойства сгустков

Слайд 14

Механизм сычужного свертывания белков молока.
Влияние некоторых факторов на сычужное свертывание и

синерезис сгустка.

БИОХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЫРА

Слайд 15

Производство сыра можно условно разделить на две стадии. Первая стадия включает

весь процесс обработки молока и сгустка, включая формование и посолку сыра, вторая стадия — созревание сыра.
Первая стадия как бы предопределяет вторую, т. е. созревание сыра зависит не только от условий хранения сыра в сырохранилище, ухода за ним, но и от свертывания молока сычужным ферментом, обработки сгустка и других операций. Строго говоря, созревание сыра начинается уже при обработке молока в ванне.
Глубокие биохимические изменения составных частей молока, придающие сыру специфические вкус, запах и консистенцию, протекают при созревании, т. е. во второй стадии.

Механизм сычужного свертывания белков молока

Слайд 16

Сычужный фермент представляет собой смесь химозина и пепсина (60–70 % первого

фермента и 30–40 % второго).
Проходит две стадии: ферментативную и коагуляционную.
На первой стадии под действием сычужного ферментапроисходит разрыв чувствительной к нему пептидной связи фенилаланин — метионин (Фен — Мет) в полипептидной цепи κ-казеина (см. схему). В результате этого κ -казеин распадается на нерастворимый (чувствительный к ионам кальция) пара- κ -казеин и растворимый гликомакропептид.

Сычужное свертывание молока

Слайд 17

Гликомакропептиды χ-казеина имеют высокий отрицательный заряд и обладают сильными гидрофильными свойствами.

При их отщеплении от κ -казеина снижается электрический заряд на поверхности казеиновых мицелл (с постепенным приближением к изоэлектрическому состоянию), частично теряется гидратная оболочка, в результате чего снижается устойчивость казеиновых мицелл и они коагулируют, т. е. наступает вторая стадия — коагуляция.

Схема ферментативной стадии

Слайд 18

а – коагуляция мицелл под действием сил гидрофобного взаимодействия; б –

коагуляция мицелл за счёт кальциевых мостиков; 1 – нативные казеиновые мицеллы; 2 – параказеиновые мицеллы, потерявшие защитные гликомакропептиды κ -казеина

Схема процесса сычужного свёртывания молока

Слайд 19

Картину сычужного свертывания молока можно изучить с помощью реологического метода. Метод

основан на измерении эффективной вязкости в течение всего периода сычужного свертывания молока в потоке.
По данным ВНИИМСа (В. П. Табачников и др.), процесс сычужного свертывания можно условно разделить на четыре стадии: I – индукционный период, включающий ферментативную стадию и стадию скрытой коагуляции (участок О–К); II – стадия массовой (явной) коагуляции (участок К–Г); III – стадия структурообразования и упрочнения сгустка (участок Г–С); IV – стадия синерезиса (после точки С).

О – внесение сычужного фермента; К – начало явной коагуляции; Г – гель-точка; С – начало синерезиса

Слайд 20

Состав и свойства молока
Режим пастеризации
Активность бактериальной закваски и сычужного фермента
Кислотность молока

и температура свертывания
Доза хлорида кальция

Влияние некоторых факторов на сычужное свертывание и синерезис сгустка

Слайд 21

Характеризуется комплексом показателей химического состава, физико-химических, технологических и гигиенических свойств. Молоко

должно иметь оптимальное содержание белков, жира, СОМО, кальция, образовывать под действием сычужного фермента плотный сгусток, хорошо отделяющий сыворотку, и быть благоприятной средой для развития молочнокислых бактерий.
Для сыроделия наиболее пригодно молоко с высоким содержанием белков (не ниже 3,1 %, в том числе казеина — не менее 2,6 %), жира ( > 3,6 %), СОМО ( > 8,4 %) и оптимальным соотношением между ними: между жиром и белком 1,1–1,25, между белком и СОМО 0,35–0,45 и т. д.
Оптимальным следует считать молоко с высоким содержанием в казеине фракций αs, β и κ (в сумме они должны составлять не менее 91 %) и низким количеством γ-казеина.

Сыропригодность молока

Слайд 22

При производстве сыров молоко, как правило пастеризуют при низкой t 70-72

или 74-76°С с выдержкой 20-25 с. Более высокие температуры вызывают переход растворимых солей кальция в нерастворимое состояние, образование комплексов денатурированного β-лактоглобулина с κ -казеином и т.д. При повышении t пастеризации увеличивается период образования сгустка и ухудшаются его синеретические свойства.
При подборе молочнокислых бактерий следует учитывать энергию кислотообразования, протеолитическую активность отдельных штаммов, а также свойства образуемых ими сгустков, накопление ароматических веществ и свободных аминокислот.

Слайд 23

Для свертывания молока в сыроделии применяют главным образом сычужный фермент (химозин

(ренин) и пепсин). Фермент проявляет свою активность при рН 5,2–6,3, оптимальное значение рН для сычужного фермента 6,2. Оптимальная температура его действия 39–42 °С. В практических условиях при температуре свертывания 29–35 °С получается достаточно плотный сгусток.
Для свертывания молока применяют также пепсин, получаемый из желудков свиней, взрослых жвачных животных и птицы. Свиной пепсин обладает меньшей свертывающей способностью. Он действует при более низких значениях рН, при рН выше 6,5 его активность резко падает. Говяжий пепсин по молокосвертывающей способности и протеолитической активности ближе подходит к сычужному ферменту, чем свиной.
В настоящее время в практику сыроделия внедрены ферментные препараты ВНИИМСа, представляющие собой смесь (1:1; 1:3) сычужного фермента с говяжьим и куриным пепсинами.

Слайд 24

Кислотность молока и t свертывания
При низкой кислотности – неплотный, вялый сгусток;

при повышенной – излишне плотный, сыр получается крошливой консистенции.
Зрелость молока перед свертыванием для твердых сыров 19–20°Т, для мягких – 22–25°Т.
Оптимальной температурой свертывания является 28–34 °С и время 30-40 минут. При t ниже 10 и выше 60 °С свертывание не происходит.
Доза СаCl2
На 100 л пастеризованного молока вносят 30-40 г хлорида кальция из расчета сухой соли, что ускоряет свертывание и синерезис.

Слайд 25

Производство масла способом сбивания сливок
Производство масла способом преобразования ВЖС
БИОХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ

ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ МАСЛА

Слайд 26

Производство масла сводится к изменению агрегатного состояния жировых шариков сливок с

последующим освобождением и концентрированием жировой фазы при одновременном формировании структуры масла.
В результате механической обработки сливок при их сбивании в маслоизготовителе жировая эмульсия полностью разрушается. Жировые шарики окончательно лишаются оболочек, объединяются сначала в мелкие, а затем в более крупные комочки, т. е. образуют масляные зерна, которые подвергают дальнейшей обработке для получения однородного пласта масла с равномерно распределенными каплями влаги.

Производство масла способом сбивания сливок

Слайд 27

а – исходный жировой шарик; б – частичная гидрофобизация поверхности шарика

за счет выделения жидкого жира; в – частичная гидрофобизация шарика путем удаления части наружного слоя оболочки; г – полная гидрофобизация поверхности шарика вследствие потери гидрофильных компонентов наружного слоя оболочки; д – комкование частично или полностью гидрофобилизированных шариков; е – плавление комка и образование вторичного шарика; ж – полное разрушение жировой дисперсии

Стадии дестабилизации жировой дисперсии сливок

Слайд 28

Сущность способа заключается в концентрации молочного жира путем сепарирования и преобразования

высокожирных сливок в масло при их термомеханической обработке. Маслообразование включает процессы отвердевания жира, обращения фаз и структурообразования.

Производство масла способом преобразования ВЖС

Слайд 29

Схема обращения эмульсии типа «масло в воде» в эмульсию типа «вода

в масле»