Аннотация

В статье изложены результаты трехфакторного эксперимента по изучению совместного влияния массовой доли белка и кальция в молоке и температуры свертывания на продолжительность свертывания, содержание белка в сыворотке и эффективность использования белков молочным сгустком.

Ключевые слова

Белок, кальций, температура, свертывание, эффективность, продолжительность

ВВЕДЕНИЕ

Введение Кислотно-сычужное свертывание молока применяется с целью совмещения процессов получения молочного сгустка и активизации молочнокислого процесса [1, 2]. Оно осуществляется под влиянием двух агентов (молокосвертывающий фермент и бактериальная закваска [3, 4]). Варьируя дозы фермента и закваски, В.В. Бобылин устанавливал продолжительность свертывания молока, активную кислотность получаемого сгустка, количество и состав выделившейся сыворотки. Важное место в кислотно-сычужном свертывании занимает состав молока. Известно, что он является непостоянным и зависит от породы коров, рационов кормления, стадии лактации, сезона года и других зоотехнических и наследственных факторов. Особенно большим колебаниям подвержены такие его составные компоненты, как жир, белок, минеральные вещества и другие. В дальнейшем это сказывается на качестве готового продукта [5]. Процесс кислотно-сычужного свертывания молока широко используется в промышленности. Его применяют при выработке мягких сыров, творога и других продуктов. Поэтому расширение исследований по изучению механизма сычужно-кислотного свертывания молока и его зависимости от состава исходного сырья весьма актуально. Объекты и методы исследований Для изучения совместного влияния массовой доли белка в молоке, содержания в нем кальция и температуры на процесс кислотно-сычужного свертывания проводили трехфакторный эксперимент. Массовая доля белка в молоке варьировала от 2,8 до 3,2 %, составляя в образцах 2,8; 3,0 и 3,2 %, массовая доля кальция в молоке варьировала от 100 до 140 мг%, составляя по вариантам 100, 120 и 140 мг%, а температура свертывания - от 30 до 40 оС (30, 35 и 40 оС). Массовую долю белка в молоке регулировали добавлением сухого обезжиренного молока, а кальция - внесением рассчитанного раствора хлористого кальция. Результирующими критериями в опыте являлись продолжительность свертывания (в минутах) до начала явной коагуляции белков, массовая доля белка в сыворотке (в %) и эффективность использования белков молочным сгустком (в %). Использовали следующие методы исследований: массовую долю белка - на анализаторе Repid N cabe, содержание кальция - на приборе «Капель-105М», свертывание молока - по рекомендациям В.В. Табачникова [6]. Результаты и их обсуждение Исходные данные и результаты эксперимента приведены в табл. 1. Продолжительность начальной фазы свертывания молока в условиях опыта колебалась от 27 до 58 мин, массовой доли белка в сыворотке - от 0,42 до 0,65 %, эффективность использования белков молочным сгустком - от 82,6 до 88,0 %. Зависимость продолжительности начального этапа коагуляции молока (У1), эффективности использования белков молочным сгустком (У2) и содержания белка в сыворотке (У3) от массовой доли белка в молоке (Х1), массовой доли кальция в молоке (Х2) и температуры свертывания (Х3) описывается следующими уравнениями регрессии: У1 = 821 - 69,8Х1 - 8,77Х2 - 35,09Х3 - 62,6Х12 - - 0,0049Х22 + 0,0163Х32 + 3,279Х1Х2 + + 11,02Х1Х3 + 0,25Х2Х3 - 0,084Х1Х2Х3; У2 = - 414 + 208Х1 + 3,29Х2 + 8,49Х3 - 21,0Х12 - - 0,0018Х22 + 0,0189Х32 - 0,8069Х1Х2 - - 2,78Х1Х3 - 0,0862Х2Х3 + 0,0253Х1Х2Х3; У3 = 10,96 - 3,918Х1 - 0,0408Х2 - 0,13Х3 + 0,7181Х12 + + 0,8002Х22 + 0,0017Х32 - 0,0014Х1Х2. Таблица 1 Исходные данные и результаты трехфакторного эксперимента Изучаемые факторыРезультирующие критерии Массовая доля белка, %Массовая доля кальция в молоке, мг%Температура свертывания молока, оТНачало образования сгустка, минЭффективность использования белков молочным сгустком, %Массовая доля белка в сыворотке, % Х1Х2Х3У1У2У3 2,8 100305882,80,60 2,8100355085,10,52 2,8120403988,00,42 2,8 120305385,70,50 2,8140354087,50,45 3,0140403287,70,46 3,0100305482,60,65 3,0100354583,30,52 3,0120404288,20,44 3,0120305086,60,50 3,2140353486,20,55 3,2140402787,00,52 3,2140304185,00,60 3,2120353884,30,50 3,2100403684,50,62 Примечание. Количество полученной сыворотки условно принято 80 % от количества исходного молока; содержание жира во всех вариантах составляло 3,5 %. Содержание белка в молоке оказывает влияние на продолжительность процесса свертывания. При пониженном содержании белка (2,8 %) продолжительность начального этапа свертывания находилась в пределах от 39 до 58 мин для молока с различным содержанием кальция и температурами свертывания. Причем более быстрое свертывание происходило при повышенных температурах и с увеличением содержания кальция. Средняя продолжительность начальной фазы свертывания при массовой доле белка в молоке 2,8 % равнялась 46,0 мин, при массовой доле белка в молоке 3,0 % - 42,2 мин, а при массовой доле белка в молоке 3,2 % - 35,0 мин. В условиях опыта использование молока с различным содержанием кальция сказалось на продолжительности свертывания молока. Средняя ее величина для молока с содержанием кальция 100 мг% составляла 47,1 мин, с содержанием кальция 120 мг% - 43 мин и с содержанием кальция 140 мг% - 36,0 мин. Пределы изменений по вариантам равнялись для образцов молока со 100 мг% кальция от 36,1 до 58,1 мин, для образцов со 120 мг% кальция от 33,6 до 53,0 мин, а для образцов со 140 мг% от 27,0 до 42,0 мин. В среднем сокращение продолжительности начального этапа свертывания при увеличении дозы кальция в молоке со 100 до 120 мг% составило 8,1 %, при увеличении дозы кальция со 120 до 140 мг% - 16,9 %, а при увеличении дозы кальция в молоке со 100 до 140 мг% - 23,5 %. С повышением температуры свертывания во всех вариантах опыта происходило сокращение продолжительности свертывания молока. Так, при увеличении температуры с 30 до 35 оС оно составило в среднем 16,0 %, при увеличении температуры с 35 до 40 оС - 17,1 %, а при увеличении температуры с 30 до 40 оС - 27,6 %. Следует отметить, что процесс свертывания молока ускорялся с увеличением содержания в нем белка и кальция. На рис. 1 приводятся графики, характеризующие влияние массовой доли белка и кальция в молоке и температуры свертывания на начало образования сгустка, эффективность использования белка молочным сгустком и массовую долю белка в сыворотке. Влияние изучаемых факторов показано на двух уровнях: максимальном и минимальном. Продолжительность начального этапа свертывания молока во многом зависела от температуры процесса, влияние массовой доли содержания в молоке белка и кальция было меньшим и практически одинаковым. Распределение этих факторов по степени возрастания на продолжительность процесса было следующим: температура свертывания 40,5 %, массовая доля белка в молоке 29,7 %, массовая доля кальция в молоке 29,8 %. Степень влияния факторов на эффективность использования белков молочным сгустком имела следующие зависимости: от массовой доли кальция в молоке - 40,7 %, массовой доли белка в молоке - 30,5 % и температуры свертывания молока - 28,8 %. Массовая доля белка в сыворотке зависела от содержания кальция в молоке - 38,5 %, содержания белка в молоке - 34,6 %, температуры свертывания - 26,9 %. Массовая доля белка, % Массовая доля кальция, % Температура, оС Продолжительность образования сгустка, мин Эффективность использования сгустком белка, % Массовая доля белка в сыворотке, % Рис. 1. Влияние изучаемых факторов на свертывание молока: максимальное; минимальное Полученные результаты послужили основанием для уточнения технологии производства творога из молока с пониженным содержанием белка. Таким образом, в результате выполненных исследований изучено совместное влияние массовой доли белка в молоке, содержания в нем кальция и температуры на процесс кислотно-сычужного свертывания молока. Установлена зависимость от этих факторов продолжительности свертывания молока, эффективности использования белков молочным сгустком и массовой доли белка в сыворотке. Получены уравнения регрессии, характеризующие эти зависимости, и их графическое изображение.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бобылин, В.В. Физико-химические основы производства мягких кислотно-сычужных сыров / В.В. Бобылин. - М.: ЦНИИТЭИММП, 1997. - 30 с.
2. Бобылин, В.В. Физико-химические и биотехнологические основы производства мягких кислотно-сычужных сыров / В.В. Бобылин. - Кемерово, 1998. - 208 с.
3. Горбатова, К.К. Биохимия молока и молочных продуктов / К.К. Горбатова. - М.: Колос, 1997. - 288 с.
4. Гудков, А.В. Сыроделие: технологические, биологические и физико-химические аспекты / А.В. Гудков. - М.: Де Ли принт, 2003. - 800 с.
5. Остроумов, Л.А. Исследование физико-химических процессов при кислотно-сычужном свертывании молока / Л.А. Остроумов, К.А. Дедков // Техника и технология пищевых производств. - 2010. - № 2. - С. 30-34.
6. Табачников, В.П. Физико-химическая интерпретация и методы исследования процессов сычужного свертывания молока / В.П. Табачников // Физико-химическая механика сыродельного производства: труды ВНИИМС. - 1973. - № 12. - С. 3-10.