Коагуляция казеина и гелеобразование

Накопление молочной кислоты при молочнокислом брожении лактозы имеет существенное значение для образования белкового сгустка, определяющего консистенцию кисломолочных продуктов. Сущность кислотной коагуляции сводится к следующему. 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 с этого достигается равенство положительных и отрицательных зарядов и изоэлектрической точке казеина (рН 4,6—4,7).

При кислотной коагуляции помимо снижения отрицательного заря-ми казеина нарушается структура казеинаткальцийфосфатного комплекса (отщепляется фосфат кальция и структурообразующий и кальций). Так как кальций и фосфат кальция являются важными структурными элемента­ми комплекса, то их переход в раствор дополнительно дестабилизирует казеиновые мицеллы

При выработке творога кислотно-сычужным способом на казеин совместно действуют молочная кислота и внесенный сычужный фермент.

Под действием сычужного фермента ка­зеин превращается в параказеин, имею­щий изоэлектрическую точку в менее кис­лой среде (рН 5—5,2).

В изоэлектрической точке казеиновые или пара казеиновые 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. Происходит гелеобразование. При производстве кисломолочных продуктов и сыра процесс гелеобразования можно условно разделить на четыре ста­дии: стадия скрытой коагуляции (индук­ционный период), стадия массовой коагу­ляции, стадия структурообразования (уп­лотнения сгустка) и стадия синерезиса.

В коллоидных системах на гелеобразование влияют концентрация дисперс­ной фазы, размер, форма частиц, темпе­ратура и т. д. 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 (рис.1а) ((греч. thixis — прикосновение + trope — изменение) — способность струк­тур после их разрушения в результате какого-нибудь механического воздействия самопроизвольно восстанавливаться во времени.

 Необратимые (необратимо разрушающиеся) связи не обладают свой­ством восстанавливаться после механического воздействия на сгусток. С ними связано явление синерезиса. Синерезис (рис.1б)— уплотнение, стягивание сгустка с укорачиванием нитей казеина и вытеснением заключенной меж­ду ними жидкости. Рис 2. Скорость синерезиса определяется влагоудерживающей способностью казеина и зависит от концентрации в сырье сухих веществ, состава бактериальных заквасок, режимов тепловой обработки гомогенизации, способа свертывании молока и других факторов.

Для кисломолочных напитков и сметаны синерезис — явление неже­лательное. Поэтому при их выработке используют бактериальные закваски нужного состава и технологический процесс ведут при режимах, предотвращающих возникновение синерезиса. При производстве творога наоборот, требуется удалить избыток сыворотки из сгустка. Поэтому выбирают такие режимы обработки молока, которые способствовали бы получению плотного, но легко отдающего сыворотку сгустка. Для усиле­нии синерезиса применяют также измельчение, нагревание сгустка и т. д.

Рис.1

Характер связей в структуре сгустка (продукта) можно определить путем измерения так называемой эффективной вязкости — вязкости, обусловленной образованием в продукте внутренних структур. При этом определяют и сравнивают между собой эффективную вязкость неразру­шенной η н, разрушенной ηр и восстановленной ηп структур (табл. 5)

Как видно из табл.5, во время формирования сгустков простокваши и кисломолочных напитков в основном образуются необратимо разру­шающиеся (нетиксотропные связи). Тиксотропных связей, характеризу­ющихся самопроизвольным восстановлением после механического воз­действия, в них мало. Сметана характеризуется меньшей потерей вязко­сти при разрушении структуры и большим количеством тиксотропных связей по сравнению с кисломолочными напитками.

Таблица 5

БИОХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ КИСЛОМОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Качество вырабатываемых кисломолочных продуктов зависит от характера образующихся сгустков, а также степени накопления вкусовых и ароматических веществ. Характер сгустков определяется уровнем накопления молочной кислоты, способностью белков формировать простран­ственные структуры, удерживать влагу и т.д. Образование вкусовых и ароматических веществ зависит от состава бактериальных заквасок, ус­ловий сквашивания, созревания и охлаждения продуктов.