ООО "ПРОПИОНИКС"
ИННОВАЦИОННЫЕ ПИЩЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ +7(966)348-80-35; +7(915)001-93-94
Сычужная проба с кружкой ВНИИМС и молокосвертывающая активность ферментных препаратов
СЫЧУЖНАЯ ПРОБА С КРУЖКОЙ ВНИИМС И МОЛОКОСВЕРТЫВАЮЩАЯ АКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ МФП
СЫЧУЖНАЯ ПРОБА – ВАЖНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЫРА ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА
Кратко по теме см.:
Определение потребности в сычужном ферменте
К настоящему времени в странах развитого сыроделия (Европа, США, Новая Зеландия, Австралия) достигнуто весьма высокое качество товарного молока. Использование такого молока для производства сыра обеспечивает короткое время обработки зерна и позволяет получать сыр требуемого состава при высоком его выходе. Исходя из факта стабильного качества молока, производство сыра ведется по так называемой «процедуре стандартных операций» (standard operating procedure – SOP). Согласно такому подходу молоко стабильного качества позволяет при постоянной дозировке молокосвертывающих ферментных препаратов (МФП) всегда обеспечивать постоянное время операций свертывания и обработки зерна в ванне. С учетом постоянства состава молока практикуется внесение неизменного количества МФП на единицу объема молочной смеси, без учета содержания белка и способности молочной смеси к свертыванию. Также устанавливается одинаковое время свертывания молока. Продолжительность свертывания молока является критически важным показателем, который влияет на прочность молочного сгустка, а следовательно – на содержание влаги в сыре, активную кислотность сыра, динамику проникновения соли в сырную массу, выход сыра и другие показатели, характеризующие качество сыра. Сезонные колебания свойств молока не позволяют по процедуре SOP обеспечить стабильное качество получаемого сыра. Для этого требуется дополнительная корректировка состава и свойств молочной смеси и точное определение времени свертывания и обработки зерна. Подобные недостатки процедуры SOP признаются иностранными сыроделами, ими ведется постоянная работа по уточнению технологии производства сыров [1].
Элементы упрощенной технологии производства в последнее время стали проникать и в российскую практику сыроделия. В результате доминирующего положения молокосвертывающих препаратов иностранного производства на российском рынке, часть сыроделов, при установлении дозы внесения молокосвертывающего фермента, ориентируется на рекомендации, установленные в сопроводительных документах к МФП, выдаваемых иностранным производителем. Изучение документации на МФП иностранного производства показывает, что производитель указывает фиксированные дозы внесения МФП, отдельно для производства сыров по традиционной технологии, сыров из УФ-концентрата молока (технология без отделения сыворотки) и для производства творога. Дозы внесения, приводимые в инструкциях к импортным МФП, значительно (в 2–4 раза) превышают фактические дозировки МФП, установленные на основании сычужной пробы с кружкой ВНИИМС.
Завышение рекомендуемой дозы внесения МФП, устанавливаемое иностранными производителями, можно объяснить двумя причинами:
- желанием продать большее количество товара;
- получить гарантированный результат в виде свертывания молока даже невысокого качества.
Однако внесение завышенной дозы фермента не остается без последствий для качества производимого сыра. Молокосвертывающие ферменты являются протеазами, которые при воздействии на белки молока производят их расщепление на мелкие фрагменты. В сырную массу, в зависимости от вида МФП и от параметров технологии производства сыра, может переходить до 15 % МФП от его массы внесенной в молочную смесь. Повышенный протеолиз вызываемый МФП имеет следующие негативные последствия [2]:
- на стадии изготовления сыра в ванне: происходит потеря части сухих веществ молока в сыворотку как в виде водорастворимых пептидов, образующихся в результате протеолиза, так и в виде сырной «пыли», образующейся в результате механического воздействия на зерно;
- на стадии созревания: образование горького вкуса из-за повышенного накопления продуктов гидролиза бета-казеина, а также излишнее размягчение консистенции сыра (вязкая и мажущаяся консистенция), в результате разрушения белковой матрицы сырной массы.
В меньшей степени это касается натурального телячьего химозина высокой степени очистки и рекомбинантных химозинов. Однако на рынке присутствует большое количество заменителей химозина, как животного (пепсины и комплексные препараты химозина и пепсинов), так и микробного происхождения [3]. Завышение дозы внесения таких заменителей химозина нежелательны, т.к. могут привести к излишнему протеолизу сырной массы с описанными выше нежелательными последствиями.
Технология сыров, разработанная в СССР, ориентировалась на возможность использования для производства сыров молока ограниченной сыропригодности и молокосвертывающего фермента невысокого качества. Проблема улучшения качества молока решалась:
- использованием режимов «щадящей» термической обработки молока позволяющей при гарантированном снижении количества загрязняющей микрофлоры сохранить способность молока к свертыванию,
- созреванием молока при режимах, способствующих укрупнению размера мицелл казеина и ускорению сычужного свертывания,
- обогащением молока ионами кальция [4].
Проблема невысокого качества молокосвертывающих ферментов в СССР была связана с недостаточным забоем телят и дефицитом сычугов для производства сычужного фермента, что вынуждало использовать для производства сыров пепсины взрослых животных или комбинированные МФП, состоящие из химозина и пепсина. Выпускаемые в СССР молокосвертывающие ферменты также характеризовались невысоким качеством очистки и содержали в своем составе значительное количество нерастворимого остатка, который придавал сырам горький вкус (собственные данные ВНИИМС). Для компенсации низкого качества молокосвертывающих ферментов в советском сыроделии был реализован подход, направленный на снижение дозы МФП вносимого в молоко.
Для установления минимально-достаточного для свертывания молока количества МФП была разработана сычужная проба с кружкой ВНИИМС.
Прибор для сычужной пробы, называемый «кружкой ВНИИМС», пришел к нам из-за рубежа. В работе Д.А. Граникова за 1947 год этот прибор называется «кружкой Маршалла», а процедура определения необходимого количества фермента – «американской сычужной пробой» [5]. Тем не менее, кружка ВНИИМС не является 100 %-й копией кружки Маршалла. Шкала кружки ВНИИМС градуирована для оценки дозы МФП активностью 100 тыс. ед./г, в единицах активности принятых в СССР, а затем и в России (в соответствии с ГОСТ Р 52688-2006 или принятом взамен ГОСТ 34353-2017).
Показания сычужной пробы по кружке ВНИИМС зависят не только от активности поверяемого МФП, но также и от свойств подготовленной для свертывания молочной смеси (содержания белка, минеральных солей, кислотности, температуры). Знание этого факта необходимо для сыродела по ряду причин. С одной стороны, для получения правильной информации по дозировке вносимого фермента надо проводить сычужную пробу на молочной смеси, отобранной непосредственно перед внесением молокосвертывающего фермента. С другой стороны, регулирование температуры, кислотности и содержания солей кальция в молочной смеси может позволить сыроделу регулировать количество вносимого МФП, что особенно важно при использовании заменителей химозина микробного происхождения и пепсинов.
Известно, что молокосвертывающая активность фермента, указываемая в со- проводительных документах, измерена при стандартизованных условиях, регламен- тированных в методиках измерения активности МФП. Регулируя свойства молочной смеси, такие как температура, рН, содержание ионов кальция, сыродел может увеличивать активность, проявляемую ферментом в сыродельной ванне, снижая таким образом необходимую дозу его внесения.
На рисунке 1 приведены графики зависимости продолжительности свертывания молока от температуры молочной смеси по данным фирмы Chr Hansen [6].
Рисунок 1. Зависимость молокосвертывающей активности ферментов разного происхождения от температуры молочной смеси
Как следует из приведенных данных, оптимум молокосвертывающей активности коагулянтов всех видов находится при температуре свыше 36 °С. Однако столь высокую температуру свертывания фактически не устанавливают, поскольку при этом подавляется развитие и кислотообразование мезофильных молочнокислых бактерий, а также происходит чрезмерное уплотнение сгустка к моменту разрезки. С учетом этого, в отечественной практике сыроделия принята температура свертывания 32–34 °С [7].
С целью установления условий, способствующих минимизации внесения коагулянтов, были проведены эксперименты по свертыванию стандартной молочной смеси коагулянтами разного происхождения: микробным коагулянтом Fromase 750 XLG (на основе протеазы Rhizomucor miehei), натуральным телячьим сычужным ферментом (90 % химозина и 10 % пепсина), препаратом рекомбинантного химозина теленка (Chy-Max Extra) и препаратом рекомбинантного химозина верблюжонка (Chy-Max M). Графики, отражающие зависимость продолжительности свертывания от температуры и рН молочной смеси, приведены на рисунке 2.
 |
 |
 |
 |
Рисунок 2. Зависимости продолжительности свертывания стандартной молочной смеси коагулянтами разного происхождения от температуры и рН смеси
В таблице приведены коэффициенты при факторах регрессионного уравнения, описывающего зависимость продолжительности свертывания от температуры и рН смеси для каждого вида исследованных МФП.
Таблица. Коэффициенты регрессионного уравнения
|
Вид МФП
|
рН (X)
|
Температура (Y)
|
Константа уравнения |
|
Fromase 750 XLG (протеаза R. miehei)
|
895,00
|
-27,27
|
-4484,20
|
|
Сычужный фермент (90 % телячьего химозина + 10 % пепсина)
|
1420,00
|
-28,15
|
-7797,95
|
|
Chy-max Extra (химозин теленка)
|
1490,00
|
-28,95
|
-8220,35
|
|
Chy-max M (химозин верблюжонка)
|
1177,50
|
-26,49
|
-6297,40
|
Анализа коэффициентов регрессии, приведенных в таблице 1, позволяет сделать следующие выводы. В исследованном диапазоне активной кислотности (6,4–6,5 ед. рН), сильнее всего на снижение рН молочной смеси реагирует телячий химозин (как натуральный, так и рекомбинантный), слабее реагирует химозин верблюда и слабее всего – протеаза R. Miehei (препарат Fromase 750 XLG). На повышение температуры также сильнее всего реагирует телячий химозин (как натуральный, так и рекомбинантный). Чуть слабее реагирует протеаза R. miehei и еще слабее – химозин верблюда.
Таким образом, для снижения дозы внесения микробных МФП, целесообразно устанавливать повышенную температуру при свертывании до максимального уровня установленного технологической инструкцией (34 °С) или несколько выше – до 35 °С. Допустимость повышения температуры свертывания до 35 °С подтверждается в частности в работе А.М. Николаева [8]. В данной работе также указывается, что такая температура подавляет кислотообразующую активность молочнокислых бактерий закваски. Для компенсации ингибирующего влияния повышенной температуры свертывания на активность закваски рекомендуется вносить повышенную дозу закваски с предварительной ее активизацией.
На основании приведенных материалов можно сделать вывод о том, что современные достижения в области улучшения качества молока-сырья и технологически-необходимых компонентов для производства сыров (заквасок и МФП) не отменяют необходимости проведения сычужной пробы. Использование сычужной пробы позволяет точно определять количество МФП необходимое для внесения в сыродельную ванну. Это позволяет минимизировать размягчение консистенции и появление горького вкуса сыра из-за протеолитического действия МФП, перешедшего в состав сырной массы.
Источник (авторы): Д.В. Абрамов, Д.С. Мягконосов, Е.Г. Овчинникова, Т.Э. Муничева // ВНИИМС – филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН, г. Углич
Список использованной литературы:
- Technology of cheesemaking. (ed. Law B.A. & Tamime A.Y.) // Blackwell Publishing Ltd, Chichester 2nd ed., 2010. – P. 18–19.
- McSweeney, P.L.H. Biochemistry of cheese ripening / P.L.H. McSweeney // International Journal of Dairy Technology. 2004. Vol. 57(2/3). P. 127–144.
- Абрамов, Д.В. Современные тенденции рынка молокосвертывающих ферментных препаратов / Д.В. Абрамов, Д.С. Мягконосов, В.А. Мордвинова, И.Н. Делицкая, Е.Г. Овчинникова // Сыроделие и маслоделие. 2018. № 6. С. 20–24.
- Климовский, И.И. Биохимические и микробиологические основы производства сыра / И.И. Климовский. – М.: Пищевая промышленность,1966. – С. 3–5.
- Граников, Советский сыр / Д.А. Граников. – М.: Пищепромиздат, 1947. – С. 315.
- CHY-MAX® Plus. Product Information. Version: 2 PI-GLOB-EN 07-22-2013 – URL: https://hjemmeriet.com/da/ChrHansen/Products/CHY-MAX.....pdf (дата обращения 04.06.2019).
- ТИ ГОСТ 32260-2013 Сборник технологических инструкций по производству полутвердых сыров, разработанный ФГБНУ ВНИИМС, утвержденный директором ФГБНУ ВНИИМС 19.05.2015.
- Николаев, А.М. Российский сыр / А.М. Николаев. М.: – Пищпром., 1968. – С. 31.
РАЗЛИЧИЯ В СПЕЦИФИКЕ МОЛОКОСВЕРТЫВАЮЩЕЙ АКТИВНОСТИ МФП РАЗНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
В отечественной практике количество молокосвертывающего ферментного препарата (далее – МФП), вносимого в молочную смесь при выработке сыра, устанавливается исходя из показаний сычужной пробы по кружке ВНИИМС. Физический принцип сычужной пробы основан на определении продолжительности свертывания молока постоянной дозой МФП стандартной активности. Пробу проводят с использованием подготовленной к свертыванию молочной смеси из ванны, в типичном диапазоне температур свертывания 30–34 °C. Продолжительность свертывания оценивают по уровню на шкале кружки, напротив которого устанавливается поверхность молочного сгустка. Сычужная проба с применением кружки ВНИИМС предназначена для оценки дозы МФП, необходимой для свертывания молока в течение (30±10) мин [5]. Проба ориентирована на вычисление дозы стандартизованного сычужного фермента активностью 100 тыс. ед./г в единицах молокосвертывающей активности (далее – МСА) в соответствии с ГОСТ 34353-2017. Последовательность выполнения сычужной пробы по кружке ВНИИМС показана на рисунке 1.
Рисунок 1. Последовательность выполнения сычужной пробы по кружке ВНИИМС
Отметка на шкале прибора ВНИИМС показывает, сколько грамм МФП активностью 100 тыс. ед./г надо внести надо внести на 100 кг молока для свертывания его в течение 30 мин [4]. Результаты сычужной пробы можно использовать для регулирования продолжительности свертывания молока двумя способами. Первый способ использования сычужной пробы, заключается в расчете дозы МФП, которую надо внести в молоко для обеспечения свертывания за заданное время. Массу молокосвертывающего ферментного препарата активностью 100 тыс. ед./г, необходимую для внесения в сыродельную ванну, рассчитывают по формуле (1):
|
M = K × m
|
(1) |
| 100 |
где M – масса молокосвертывающего ферментного препарата, г; К – показание кружки ВНИИМС; m – фактическая масса смеси в сыродельной ванне (сыроизготовителе), кг.
При таком использовании результатов сычужной пробы свертывание молока ускоряют путем увеличения дозы вносимого МФП. Так при показании кружки K = 2, на 100 кг молока потребуется внести 2 г МФП стандартной активности, а при К = 3,5 уже 3,5 г МФП. С увеличением дозы внесения МФП увеличивается количество единиц протеолитической активности. В результате повышается доза МФП, переходящего из молока в сыр. Это приводит к ускорению протеолитических процессов в сыре, сокращению срока годности сыра и возникновению пороков, связанных с излишним протеолизом (горький вкус, мажущаяся консистенция) [10]. Увеличивает вероятность появления пороков молоко с увеличенным периодом свертывания по сычужной пробе (K > 3). Обработка такого сгустка затягивается во времени и на выходе получают сырную массу с повышенным содержанием влаги и пониженным рН. На стадии созревания высокая влага и низкий рН сырной массы стимулируют протеолитическую активность МФП, перешедшего в сырную массу. Повышенная протеолитическая активность МФП на стадии обработки зерна приводит к расщеплению казеинов сырного сгустка с образованием водорастворимых пептидов, которые теряются с отделяющейся сывороткой, что приводит к снижению выхода сыра. Усилению протеолиза способствует большее удержание химозина и пепсинов в сырной массе при снижении рН и повышении влажности [6, 7, 12, 13].
Вторым способом использования результатов сычужной пробы является использование технологических приемов для повышения МСА МФП и сокращения продолжительности свертывания молока без повышения дозы МФП. Такой подход основан на физической природе ферментативного свертывания молока. Сычужная проба отражает продолжительность свертывания, которое делится на 2 фазы: ферментативную и флокуляционную. На первой МФП расщепляет молекулы каппа-казеинов, образующих гидратную оболочку казеиновых мицелл, которая предотвращает их от агрегирование при контакте. После расщепления ~85 % общего количества каппа-казеина в молоке начинается вторая, флокуляционная стадия свертывания. МФП участвует только в первой стадии свертывания и увеличение количества вносимого МФП только отчасти ускоряет процесс сычужного свертывания. Вторая стадия свертывания зависит от свойств молока (содержание казеина, распределение казеинов между мицеллярной и сывороточной фазами, солевой состав молока, температура свертывания, рН) [2]. Влияние отдельных факторов на динамику стадий сычужного свертывания и свойства получаемого сгустка, по данным [1], приведено на рисунке 2. Как следует из данных, приведенных на рисунке 2, положительно на динамику свертывания молока влияют повышение температуры, кислотности и содержание ионов Ca2+. Снижение рН молочной смеси и повышение температуры свертывания также способствует увеличению скорости синерезиса сыворотки, что сокращает продолжительность обработки зерна в ванне. Поэтому, при получении неудовлетворительных результатов по свертыванию молока по результатам сычужной пробы (K > 3), можно сократить продолжительность свертывания молока для снижения количества вносимого МФП, за счет: коррекции солевого состава (путем внесения ионов Ca2+ в виде раствора CaCl2); снижения рН (путем созревания молока с закваской); повышения температуры свертывания. После проведения операций по коррекции способности молока к сычужному свертыванию, следует повторно провести сычужную пробу и по ее результатам определить уточненное количество МФП, которое будет ниже, чем до коррекции.
Рисунок 2. Влияние на скорость 1-й стадии свертывания (Venz), скорость 2-й стадии свертывания (Vfloc), модуль упругости сгустка (G’, Па), начальную скорость синерезиса сгустка (Syn): времени, после добавления МФП; температуры; рН; дозы CaCl2; степени концентрирования молока ультрафильтрацией
На практике, дозу внесения CaCl2 устанавливают на основании результатов ряда предыдущих выработок сыра. Так, в условиях экспериментального цеха сыроделия ВНИИМС, доза внесения раствора CaCl2 составляет 30–35 г безводной соли на 100 кг молока для обеспечения продолжительности свертывания в 35–45 мин. Для сокращения продолжительности свертывания температура свертывания молока устанавливается на максимальном уровне (34 °С), регламентированном [4]. Допускается повышение температуры свертывания молока до 35 °С. Однако такая температура подавляет кислотообразующую активность мезофильных молочнокислых бактерий закваски. Для компенсации ингибирующего влияния повышенной температуры свертывания на активность закваски рекомендуется вносить повышенную дозу закваски с предварительной ее активизацией [2].
С целью установления условий (температуры и рН молочной смеси), способствующих минимизации внесения коагулянтов, были проведены эксперименты по свертыванию стандартной молочной смеси МФП разного происхождения: препаратом Fromase 750 XLG (микробный коагулянт на основе протеазы Rhizomucor miehei), натуральным телячьим сычужным ферментом СФ (90 % химозина и 10 % пепсина), препаратом Chy-Max (рекомбинантный химозин теленка) и препаратом Chy-Max M (рекомбинантный химозин верблюда). Эксперименты по изучению процесса свертывания проводили на субстрате из восстановленного сухого молока низкотемпературной сушки производства АО «Учебно-опытный молочный завод» ВГМХА им. Н.В. Верещагина (г. Вологда). Массовая доля сухого вещества восстановленного молока составляла 10,0 %, при массовой доле белка 3,23 %. В восстановленное молоко вносили хлорид кальция из расчета 70 г безводной соли на 100 дм3 молока. Высокая доза внесения CaCl2 позволила сократить длительность 2-й (флокуляционной) стадии свертывания и повысить на этом фоне различия в течении 1-й (ферментативной) стадии свертывания у исследуемых МФП. Доза внесения МФП была равна 1000 ед. МСА на 100 см3 молочной смеси. Определение времени свертывания проводили методом по ГОСТ 34353-2017 (раздел 7.5) при следующих уровнях влияющих факторов: температура: 26, 30, 34 и 38 °С; активная кислотность: 6,2, 6,3, 6,4 и 6,5 ед. рН. Продолжительность свертывания была измерена при всех использованных в эксперименте сочетаниях уровней температуры и рН. На основании экспериментальных данных были построены регрессионные модели, описывающие зависимость продолжительности свертывания молока МФП разного вида от температуры и рН при свертывании (2):
T = a∙pH + b∙pH2 + c∙t + d∙t2 + e∙pH∙t + Const, (2)
где Т – продолжительность свертывания, с; рН – активная кислотность молочной смеси, ед. рН; t – температура молочной смеси, °С.
Коэффициенты уравнений регрессии, описывающих продолжительность процесса свертывания молока МФП разных видов и коэффициент детерминации уравнений R2, приведены в таблице 1. Высокие значения коэффициентов детерминации (R2≈0,99) свидетельствуют о высокой точности описания зависимости продолжительности свертывания от температуры и рН регрессионной моделью, имеющей вид уравнения (2).
Таблица 1 Коэффициенты уравнений регрессии
|
Коэффициенты уравнения регрессии
|
Марка МФП
|
|||
|
Fromase
|
СФ (90/10)
|
Chy-max
|
Chy-max M
|
|
|
Const
|
12807,87
|
48610,73
|
74812,70
|
51437,22
|
|
a
|
-5394,00
|
-17743,20
|
-25719,45
|
-17867,30
|
|
b
|
600,00
|
1650,00
|
2262,50
|
1600,00
|
|
c
|
161,29
|
320,23
|
288,83
|
224,56
|
|
d
|
1,70
|
1,45
|
1,65
|
1,45
|
|
e
|
-46,00
|
-68,40
|
-65,65
|
-53,35
|
|
R2
|
0,995
|
0,990
|
0,985
|
0,989
|
Приведенные в таблице 1 коэффициенты уравнений регрессии для фактических значений факторов не отражают физическую природу процесса свертывания, т.к. знаки при коэффициентах не соответствуют направлению изменения переменной отклика при изменении значения влияющей переменной при соответствующем коэффициенте. Отрицательное значение коэффициента a при факторе рН означает, что при повышении рН переменная отклика (продолжительность свертывания) уменьшается. Положительное значение коэффициента c при факторе «температура» означает, что при повышении температуры продолжительность свертывания возрастает. Адекватную оценку значений коэффициентов можно получить по результатам дисперсионного анализа, дающего оценку варьирования переменной отклика при изменении значения влияющих переменных с нижнего на верхний уровень.
В таблице 2 приведены рассчитанные методом дисперсионного анализа коэффициенты при факторах математической модели, описывающей зависимость продолжительности свертывания от температуры и рН смеси для каждого вида исследованных МФП. Для удобства восприятия влияния факторов математической модели на продолжительность свертывания, на рисунке 3 приведены графики, отображающие зависимость продолжительности свертывания молока МФП разных видов от температуры и рН. Полученные в результате дисперсионного анализа значения эффектов факторов математической модели следует интерпретировать следующим образом. Константа – равна продолжительности свертывания молока при усредненных значениях факторов (t°ср = 32 °С; рНср 6,35).
Средняя продолжительность свертывания в порядке возрастания для МФП разных видов расположена следующим образом:
|
Fromase
|
<
|
СФ (90/10)
|
<
|
Chy-max
|
<
|
Chy-max M
|
|
(229,5 с)
|
|
(309,9 с)
|
|
(314,3 с)
|
|
(329,1 с)
|
Таблица 2 Эффекты факторов математической модели продолжительности сычужного свертывания
|
Эффект
|
Марка МФП
|
|||
|
Fromase
|
СФ (90/10)
|
Chy-max
|
Chy-max M
|
|
|
Константа
|
299,5
|
309,9
|
314,3
|
329,1
|
|
рН (линейный)
|
226,2
|
306,9
|
274,1
|
223,7
|
|
рН (квадратичный)
|
27,0
|
74,3
|
101,8
|
72,0
|
|
t° (линейный)
|
-267,8
|
-253,4
|
-270,6
|
-254,6
|
|
t° (квадратичный)
|
122,1
|
104,6
|
118,7
|
104,6
|
|
рН*t° (межфакторный)
|
-82,8
|
-123,1
|
-118,2
|
-96,0
|
Рисунок 3. Зависимость продолжительности свертывания молока МФП разных видов от температуры и рН
Полученные данные свидетельствуют о том, что микробный коагулянт (Fromase) в среднем дает самое короткое время свертывания молока среди исследованных МФП. рН (линейный) – равен изменению продолжительности свертывания при изменении активной кислотности молока от минимального (рН 6,2) до максимального (рН 6,5) уровня при усредненном значении фактора «температура» (t°ср = 32 °С). Снижение продолжительности свертывания для МФП разных видов при снижении рН молока располагается в следующем порядке:
|
Chy-max M
|
<
|
Fromase
|
<
|
Chy-max
|
<
|
СФ (90/10)
|
|
(223,7 с)
|
|
(226,2 с)
|
|
(274,1 с)
|
|
(306,9 с)
|
Таким образом, при снижении рН молока, в наибольшей степени продолжительность свертывания снижается для натурального сычужного фермента СФ (90/10). Продолжительность свертывания молока химозином верблюда в наименьшей степени зависит от изменения рН молока. Полученный результат связан с разным оптимальным уровнем рН для активности исследованных МФП. Оптимумы рН для активности исследованных вариантов МФП приведены в таблице 3.
Тот факт, что при производстве сыра МФП действуют в условиях далеко за пределами оптимального рН, объясняет сильное влияние, которое оказывает даже малое изменение рН на активность данных ферментов. Активность сычужного фермента, содержащего в своем составе кроме химозинов еще и пепсин, который активен при очень низких рН, зависит от рН в наибольшей степени среди всех сравниваемых МФП.
Таблица 3 Оптимальные значения рН для протеолитической активности молокосвертывающих ферментов
|
МФП
|
Состав МФП
|
Оптимум активности,
ед. рН
|
Источник
|
|
Fromase
|
Протеаза Rhyzomucor miehei
|
~4,5
|
[2, с. 1–40.]
|
|
СФ (90/10)
|
Химозин А
Химозин Б
Пепсин
|
4,2
3,7
~2,0
|
|
|
Chy-max
|
Химозин Б
|
3,7
|
|
|
Chy-max M
|
Химозин верблюда
|
~5,0
|
[14]
|
Препарат рекомбинантного химозина Chy-max содержит только химозин Б, который имеет более высокий оптимум рН, чем пепсин. Поэтому активность рекомбинантного химозина увеличиваться при снижении рН в меньшей степени, чем активность сычужного фермента. Микробный препарат Fromase и препарат химозина верблюда имеют наиболее высокие среди сравниваемых МФП уровни оптимального рН, поэтому они наиболее быстро свертывают молоко при кислотности > рН 6,4, а при снижении рН их активность возрастает не так сильно как у препаратов на основе химозина теленка (Chy-max и СФ).
рН (квадратичный) показывает, насколько быстро сокращается продолжительность свертывания при изменении активной кислотности молока от минимального (рН 6,2) до максимального (рН 6,5) уровня при усредненном значении фактора «температура» (t°ср = 32 °С). По степени ускорения процесса свертывания молока при снижении рН, МФП разных видов располагается в следующем порядке:
|
Fromase
|
<
|
Chy-max M
|
<
|
СФ (90/10)
|
<
|
Chy-max
|
|
(27,0 с)
|
|
(72,0 с)
|
|
(74,3 с)
|
|
(101,8 с)
|
Из приведенных данных следует, что препараты химозинов (как теленка, так и верблюда) сильнее наращивают свою активность при снижении рН, чем препарат микробной протеазы. С практической точки зрения это означает, что подкисление молока является эффективным приемом для ускорения свертывания молока препаратами химозинов. Особенно сильно подкисление молока сокращает его свертывание препаратами химозина теленка.
t° (линейный) равен изменению продолжительности свертывания при изменении температуры свертывания молока от минимального (t° = 26 °С) до максимального (t° = 38 °С) уровня при усредненном значении фактора «кислотность» (рНср = 6,35). По степени снижения продолжительности свертывания при повышении температуры, МФП располагаются в следующем порядке:
|
СФ (90/10)
|
<
|
Chy-max M
|
<
|
Fromase
|
<
|
Chy-max
|
|
(-253,4 с)
|
|
(-254,6 с)
|
|
(-267,8 с)
|
|
(-270,6 с)
|
Подобная зависимость связана с наличием небольших различий в температурном оптимуме активности сравниваемых МФП. Зависимость молокосвертывающей активности МФП разного происхождения от температуры представлена на графике на рисунке 4.
Рисунок 4. Зависимость молокосвертывающей активности МФП разного происхождения от температуры (по данным фирмы Хр Хансен). Naturen® Premium – телячий сычужный фермент (90 % химозина + 10 % пепсина) [3]; Chy-max® – рекомбинантный химозин (100 % телячий химозин) [14]; Chy-max® M – рекомбинантный химозин (100 % химозин верблюда) [14]; Hannilase® XP – микробный МФП (протеаза микроорганизма Rhizomucor miehei) [11]
В рассматриваемом диапазоне температур (26–38) °С МФП всех рассмотренных видов проявляют примерно одинаковую динамику увеличения активности при повышении температуры. В диапазоне температур свыше 32 °С активность сычужного фермента и химозина верблюда нарастает несколько быстрее, чем активность препаратов химозина теленка и микробного происхождения.
t° (квадратичный) показывает насколько быстро сокращается продолжительность свертывания при изменении температуры молока от минимального (t° = 26 °С) до максимального (t° = 38 °С) уровня при усредненном значении активной кислотности (рНср 6,2). В порядке ускорения свертывания молока при повышении температуры свертывания, МФП располагаются в следующей последовательности:
|
СФ (90/10)
|
=
|
Chy-max M
|
<
|
Chy-max
|
<
|
Fromase
|
|
(104,6 с)
|
|
(104,6 с)
|
|
(118,7 с)
|
|
(122,1 с)
|
Препараты Chy-max и Fromase в наибольшей степени увеличивают скорость свертывания при повышении температуры молока.
рН*t° (межфакторный) показывает, на сколько изменяется продолжительность свертывания молока при одновременном изменении факторов рНmin → рНmax и t°min → t°max, т.е. показывает в какой степени возрастание температуры (сокращающего продолжительность свертывания) компенсирует повышение рН (увеличивающего продолжительность свертывания). По степени влияния межфакторного взаимодействия на продолжительность свертывания, МФП располагаются в следующем порядке:
|
Fromase
|
<
|
Chy-max M
|
<
|
Chy-max
|
<
|
СФ (90/10)
|
|
(-82,8 с)
|
|
(-96,0 с)
|
|
(-118,2 с)
|
|
(-123,1 с)
|
Таким образом, эффект повышения температуры компенсирует эффект повышения рН. Повышение температуры свертывания способно ускорить свертывание незрелого молока. В наибольшей степени повышение температуры влияет на активность препаратов химозина теленка, как натурального (СФ), так и рекомбинантного.
На основании полученных экспериментальных данных можно сделать следующие выводы: подкисление (созревание молока с закваской) и повышение температуры свертывания приводит к увеличению протеолитической активности МФП всех видов и сокращению продолжительности свертывания молока; активность МФП на основе химозина теленка (как натурального СФ, так и рекомбинантного химозина) в большей степени стимулируется снижением рН и повышением температуры свертывания, чем активность микробного МФП или химозина верблюда.
Источник (автор): канд. биол. наук Д.В. Абрамов, канд. техн. наук Д.С. Мягконосов, Е.Г. Овчинникова, Т.Э. Муничева // ВНИИМС – филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН, г. Углич
Доп. информация о сыроделии:
- Пропионибактерии в сыроделии
- Сыроделие (подборка информации) + ссылки →
- Список PDF-информации о сыроделии
Список использованной литературы:
- Гудков, А.В. Сыроделие: технологические, биологические и физико-химические аспекты / А.В. Гудков / Под ред. С.А. Гудкова – М.: ДеЛи принт, 2003. – С. 74.
- Практические рекомендации сыроделам / П.Л.Г. МакСуини – Пер. с англ. под ред. И.А.Шергиной. – СПб.: Профессия, 2010. – 374 с.
- Николаев, А.М. Российский сыр. – М.: Пищевая промышленность, 1968. – С. 31.
- Сборник технологических инструкций по производству твердых сычужных сыров. – ВНИИМС НПО «Углич», утв. 23.12.1989
- ТИ ГОСТ 32260-2013 Сборник технологических инструкций по производству полутвердых сыров. – ФГБНУ ВНИИМС, утв. 19.05.2015
- Bansal, N. Factors affecting the retention of rennet in cheese curd / N. Bansal, P.F. Fox, P.L.H. McSweeney // J. Agric. Food Chem. 2007. Vol. 55. P. 9219–9225. Bansal, N. Comparison of the level of residual coagulant activity in different cheese varieties / N. Bansal, P.F. Fox, P.L.H. McSweeney // J. Dairy Res. 2009. Vol. 76. P. 290–293.
- CHY-MAX® M 600 KFP NB. Product Information. Version: 4 PI GLOB EN 08-29-2019: URL
- HANNILASE® XP 1050 NB. Product Information. Version: 4 PI GLOB EN 02-05-2016: URL
- McSweeney, P.L.H. Biochemistry of cheese ripening / P.L.H. McSweeney // International Journal of Dairy Technology. 2004. Vol. 57(2/3). P. 127–144.
- NATUREN Liquid Rennet Product Information (Aust & NZ): URL
- Smykov I.T. Study of the enzymatic stage of milk gelation: changes in viscosity and microstructure. Food systems. 2019; 2(3): 4–8. DOI: 10.21323/2618–9771–2019–2–3–4–8
- Topnikova E.V., Mordvinova V.A., Sviridenko G.M., Danilova E.N. Study of fatty acid composition of milk for cheese production. Food systems. 2019; 2(4): 34–37. DOI: 10.21323/2618–9771–2019–2–4–34–37
- Wang, N. Expression and characterization of camel chymosin in Pichia pastoris / N. Wang, K.Y. Wang, G. Li, W. Guo, D. Liu // Protein Expression and Purification. 2015. Vol. 111. P. 75–81.