Технология хранения кисломолочных продуктов (йогурта)

     В молоке содержится в среднем 88% воды (с колебаниями от 86 до 89%). Вода, входящая в состав молока и молочных продуктов, неоднородна по физико-химическим свойствам, и роль ее неодинакова. Большая часть воды молока (84,5—85%) находится в свободном состоянии, т. е. может принимать участие в биохимических реакциях. Свободная вода молока представляет собой раствор различных органических и неорганических веществ (сахара, солей и пр.). Ее легко можно превратить в состояние льда при замораживании молока или удалить при сгущении и высушивании.

     Меньшая часть (3—3,5%) воды находится в связанном состоянии. Связанная вода (адсорбционно связанная вода) удерживается молекулярными силами около поверхности коллоидных частиц (белков, фосфолипидов, полисахаридов). Гидратация белковых молекул обусловлена наличием на их поверхности полярных групп (гидрофильных центров). К ним относятся карбоксильные, аминные, гидроксильные и другие группы.

     От свойств гидратных оболочек зависит стабильность белковых частиц, а также жировых шариков молока. Последующие слои молекул воды связаны с белком менее прочными связями, и по свойствам она не отличается от свободной воды.

     Связанная вода по своим свойствам отличается от свободной. Она не замерзает при низких температурах (ниже —40°С), не растворяет соли, сахар и т. д. Связанную воду нельзя удалить из молока при высушивании.

     По количеству связанной воды обычно судят о гидрофильности белков. На практике под понятием «гидрофильность белков» чаще понимают их способность связывать всю влагу (влагу первого и последующих слоев).

Особая  форма связанной воды — химически связанная вода. Это вода кристаллогидратом, пли кристаллизационная вода. В молоке кристаллизационная вода спя )ан<1 с кристаллами молочного сахара (С₁₂Н₂₂О₁₁ ^.Н₂О).

Сухой и сухой обезжиренный остаток

      В сухой остаток, или сухое  вещество, молока входят все химические составные части (жир, белки, молочный сахар, минеральные вещества и др.), которые остаются в молоке после удаления из него влаги. Содержание сухого остатка зависит от состава молока и колеблется в значительных пределах (11 — 14%). Среднее содержание сухих веществ в молоке, заготовляемом в различных регионах РФ, составляет около 12% с колебаниями от 11,6 до 12,4%.

     Содержание сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО) — величина более постоянная, чем содержание сухого остатка, и составляет 8—9%. СОМО определяют, вычитая из величины сухого остатка содержание жира. По нему судят о натуральности молока — если СОМО ниже 8%, то молоко, вероятно, разбавлено водой.

Содержание  сухого остатка молока по ГОСТ 3626—73 определяют аналитическим методом — высушиванием навески молока при 102— 105°С до постоянной массы.

     Белки

     Белки — высокомолекулярные полимерные соединения, построенные из аминокислот. В их состав входит около 53% углерода, 7% водорода, 22% кислорода, 15—17% азота и от 0,3 до 3% серы. В некоторых белках присутствуют фосфор, железо и другие элементы.

     Все белки в зависимости от их строения и свойств делятся на две группы: простые, или протеины (от греч. ргоtos— первый, важнейший), и сложные, или протеиды. Протеины состоят только из аминокислот, в молекуле протеидов помимо белковой части имеются соединения небелковой природы. Например, липопротеиды кроме белка содержат липиды, гликопротеиды — углеводы, фосфопротеиды — фосфорную кислоту и пр.

     Белки выполняют многочисленные биологические функции — структурную, транспортную, защитную, каталитическую, гормональную и др. В состав белков входят остатки 20  α-аминокислот.

      В молоке содержится в среднем около 3,2% белков, колебания составляют от 2,9% до 3,5%. Белки, входящие в состав молока, имеют сложный состав, разнообразны по строению, физико-химическим свойствам и биологическим функциям.

     Используя современные способы разделения и выделения белков, исследователи установили, что в состав молока входят три группы белков. К первой основной группе относится казеин, содержащий 4 фракции (α_s1-, α_s2-, β- и х-казеин) и их фрагменты. Вторая группа представлена сывороточными белками — β-лактоглобулином, α-лактальбумином, иммуноглобулинами и альбумином сыворотки крови. Кроме того, и нее входят лактоферрин и некоторые другие, так называемые минорные белки. К третьей группе относят белки оболочек жировых шариков, составляющие всего около 1% всех белков молока.

     Биологические функции белков молока многообразны. Так, казеин является собственно пищевым белком, выполняющим в организме новорожденного структурную функцию. Кроме того, казеин транспортирует в составе своих частиц кальций, фосфор и магний. Транспортные функции также выполняют лактоферрин и β-лактоглобулин, иммуноглобулины обладают защитными функциями, α-лактальбумин — регуляторными и т. д.

 Казеин

     Казеин является главным белком молока, его содержание колеблется от 2,1 до 2,9%. Элементарный состав казеина (в %) следующий: углерод— 53,1; водород — 7,1; кислород — 22,8; азот — 15,4; сера — 0,8; фосфор — 0,8. Он содержит несколько фракций, отличающихся аминокислотным составом, отношением к ионам кальция и сычужному ферменту. В молоке казеин находится в виде специфических частиц, или мицелл (от лат. micella - крошечка, крупица), представляющих собой сложные комплексы фракций казеина с коллоидным фосфатом кальция.

Сывороточные  и другие белки молока

     После осаждения казеина из молока кислотой (при рН 4,6—4,7) в сыворотке остается около 0,6% белков, которые называют сывороточными. Они состоят из β-лактоглобулина, α-лактальбумина, иммуноглобулинов, альбумина сыворотки крови, лактоферрина.

     β-Лактоглобулин, α-лактальбумин и иммуноглобулины выполняют важные биологические функции и имеют большое промышленное значение, вследствие высокого содержания незаменимых и серосодержащих аминокислот. Из сыворотки их выделяют в нативном состоянии с помощью ультрафильтрации и применяют для обогащения различных пищевых продуктов.

     Альбумин сыворотки крови содержится в молоке в незначительных количествах и не имеет практического значения. Лактоферрин, несмотря на малое содержание, выполняет важные биологические функции и необходим для организма новорожденного.

     К другим белкам молока относятся белки, входящие в состав оболочек жировых шариков, их значение огромно.

β-Лактоглобулин. β-Лактоглобулин составляет 50—54% белков сыворотки (или 7—12% всех белков молока). Он имеет изоэлектрическую точку при рН 5,1, в сыром молоке находится в виде димера, состоящего из двух полипептидных цепей с молекулярной массой по 18 000 каждая. При нагревании молока до температуры 30°С β-лактоглобулин распадается на мономеры.

  α-Лактальбумин. В сывороточных белках β-лактальбумин занимает второе место после β-лактоглобулина.

α-лактальбумин устойчив к нагреванию, он является самой термофильной частью сывороточных белков (β-лактоглобулин и особенно иммуноглобулины отличаются от α-лактальбумина своей термолабильностью). Большая устойчивость α-лактальбумина к нагреванию обусловливается обратимостью денатурации белка — после охлаждения наблюдается восстановление его нативной структуры за счет самопроизвольною повторного свертывания цепей. Этот процесс называется ренатурацией.

Иммуноглобулины. В обычном молоке иммуноглобулинов содержится мало, в молозиве они составляют основную массу (до 90%) сывороточных белков.

     Иммуноглобулины объединяют группу высокомолекулярных белков, обладающих свойствами антител. Антитела — вещества, образующиеся в организме животного при введении в него различных чужеродных белков (антигенов) и нейтрализующие их вредное действие. Следовательно, выделение антител связано с иммунными реакциями организма. Иммуноглобулины молока имеют большую молекулярную массу (150 000 и выше), в своем составе содержат углеводы, термолабильны, т. е. коагулируют при нагревании молока до температуры выше 70°С.

Лактоферрин. Представляет собой гликопротеид молекулярной массой около 76 000, содержит железо. Белок выполняет транспортную функцию — связывает и переносит в организм новорожденного железо; кроме того, обладает защитными свойствами — связывая железо, задерживает развитие нежелательной кишечной микрофлоры. В молоке содержится в малых количествах (менее 0,3 мг/мл), в молозиве его в 10—15 раз больше.

Белки оболочек жировых шариков

     К ним относятся белки, являющиеся структурными элементами оболочек жировых шариков и способствующие их стабильности во время технологической обработки. Это, как правило, гликопротеиды молекулярной массой от 15 000 до 240 000, содержащие 15—50% углеводов и характеризующиеся различной растворимостью в воде. Некоторые из них обладают свойствами ферментов. Важный белковый компонент оболочки — нерастворимый в воде (гидрофобный) гликопротеид с молекулярной массой свыше 60 000. Он прочно встроен во внутренний слой оболочки и сохраняется на поверхности жировых шариков во время тепловой и механической обработки молока (сливок).

Липиды

     Липиды  (от греч. lipos — жир) — это общее название жиров и жироподобных веществ, обладающих одинаковыми физико-химическими свойствами. Липиды не растворяются в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях (эфире, хлороформе, ацетоне и др.). К ним относятся нейтральные жиры, фосфолипиды (лецитин, кефалин, сфингомиелин и др.), гликолипиды (цереброзиды и др.), стерины и др.

     Жиры служат энергетическим материалом, выполняют функции запасных и защитных веществ; фосфолипиды и гликолипиды являются структурными элементами мембран клеток. Главный представитель стеринов — холестерин — имеет большое биологическое значение, являясь предшественником витаминов группы D, желчных кислот, некоторых гормонов. Однако избыток холестерина в крови может вызвать атеросклероз.

     Нейтральные жиры представляют собой смесь сложных эфиров трехатомного спирта глицерина и жирных кислот – триглицеридов.

     Молочный жир. Содержание молочного жира в молоке колеблется от 2,8 до 4,5%. По химическому строению молочный жир ничем не отличается от других жиров. Он представляет собой смесь многочисленных триглицеридов.

      Фосфолипиды, стерины и другие липиды

     Наиболее распространенные фосфолипиды молока - лецитин и кефалин), на долю приходится свыше 60% всех фосфолипидов. Основная часть фосфолипидов молока (60—70%) входит в состав оболочек жировых шариков.

Фосфолипиды обладают способностью эмульгировать жиры и легко образуют комплексы с белками, чем объясняется их участие в формировании клеточных и других мембран.

     Вследствие большого содержания полиненасыщенных жирных кислот фосфолипиды легко окисляются кислородом воздуха (образующиеся в результате окисления альдегиды могут быть причиной появления в жире посторонних привкусов).

    При гомогенизации и пастеризации молока часть фосфолипидов (5-15%) переходит из оболочек жировых шариков в водную фазу. При сепарировании молока 65—70% фосфолипидов переходите сливки, при сбивании сливок 55—70% фосфолипидов переходит в пахту, а остальные остаются в плазме масла.

     Стерины молока представлены в основном холестерином (холестеролом), но в небольших количествах могут встречаться другие стерины животного и растительного происхождения. Содержание стеринов в молоке составляет 0,012—0,014%.

     Окраска молочного жира и молока обусловлена наличием в них жирорастворимого пигмента оранжевого цвета — каротина, входящего группу каротиноидов. Содержание каротина в молоке зависит от состава корма, сезона года и породы животных. Пастеризация и стерилизация молока незначительно разрушают каротин (на 10—13%). При хранении молока и масла на свету его содержание снижается.

Углеводы

     Углеводы представляют собой альдегиды или кетоны многоатомных спиртов и полимеры этих соединений. Их делят на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.               

     Углеводы выполняют главным образом энергетическую функцию, также принимают участие в построении сложных органических соединений. К моносахаридам относятся простые сахара: триозы, пентозы, гексозы и т. д. Среди них наиболее распространены гексозы — глюкоза, галактоза и фруктоза.

     Основным углеводом молока является  молочный сахар, или лактоза. Лактоза и часть моносахаридов находятся в сыворотке в свободном состоянии. Молочный сахар выполняет главным образом энергетическую функцию, а также является стимулятором роста полезной микрофлоры кишечника новорожденного. При высоких температурах нагревания (160-180⁰С) молочный сахар карамелизуется и раствор лактозы приобретает коричневую окраску. Нагревание молока при температуре выше 95⁰С вызывает его побурение. В результате реакции образуются меланоидины – вещества черного цвета с явно выраженным привкусом карамелизации.