Способ производства комбинированных сычужных сыров или сырных продуктов с применением фосфолипазы а1 или а2 по технологии с раздельной пастеризацией молочной смеси

Изобретение относится к молочной промышленности. Способ производства сырного продукта включает концентрирование обезжиренного молока методом ультрафильтрации до содержания казеина в ретентате не менее 3% и получение ретентата, приготовление эмульгирующей основы, приготовление грубой эмульсии, гомогенизацию эмульсии, смешивание эмульсии с ретентатом обезжиренного молока до требуемого соотношения между жиром и белком в молочной смеси, пастеризацию нормализованной по жиру молочной смеси, охлаждение молочной смеси до температуры свертывания, подачу смеси в сыроизготовитель, выработку комбинированного сычужного сыра или сырного продукта, при этом согласно изобретению проводят энзимную модификацию фосфолипидов эмульгирующей основы с помощью фосфолипазы А1 или А2, а ретентат перед нормализацией пастеризуют при температуре 92±2°С с выдержкой 20±2 с и охлаждают до 15±2°С. Изобретение позволяет увеличить выход продукта, повысить производительность оборудования, снизить потери жира и сырной массы (казеиновой пыли) в процессе производства, интенсифицировать процесс производства и получить продукт с заданным жирно-кислотным составом, а также повысить его пищевую и биологическую ценность. 2 ил., 4 табл.

 

Изобретение относится к молочной промышленности, в частности к производству сырных продуктов, произведенных из молокосодержащих продуктов (МП) с использованием специальных ферментов, технологий, обеспечивающих коагуляцию белков с помощью молокосвертывающих ферментов, с последующим отделением сырной массы от сыворотки, ее формованием или чеддеризацией, прессованием или плавлением, посолкой, созреванием или без созревания.

Предлагаемый способ предусматривает использование в качестве исходного молочного сырья молокосодержащего продукта (МП), изготовленного из ультрафильтрационного концентрата обезжиренного молока (ретентата) и эмульсии, состоящей из пищевой масложировой продукции (согласно техническому регламенту №90-ФЗ от 24 июня 2008 года), модифицированных с помощью фосфолипазы А1 или А2 эмульгирующих систем, состоящих из пахты или яичного порошка (желтка) и воды или любых фосфатидсодержащих эмульгаторов, ароматизаторов и красителей.

Молокосодержащий продукт, полученный согласно предлагаемому способу, может использоваться в производстве различных видов сырных продуктов с частичной или полной заменой молочного жира, выработанных по традиционным технологиям сычужных сыров, или для разработки новых видов сырных продуктов.

Техническим результатом изобретения является увеличение выхода сырного продукта за счет большего использования составных веществ молочной смеси, а именно белка и жира, повышение производительности оборудования, снижение затрат, связанных с первичной обработкой и хранением молока, снижение потерь жира и сырной массы (казеиновой пыли) в процессе производства, интенсификация процесса, производство сырных продуктов с заданным жирнокислотным составом, а также повышение пищевой и биологической ценности конечного продукта.

Полученные согласно изобретению сырные продукты могут использоваться для непосредственного употребления в пищу, а также как сырье для производства плавленых сырных продуктов.

Известны такие способы производства, как способ производства сыров с использованием ультрафильтрации по технологии MMV (Maubois, Mocquot and Vassal), согласно которому цельное или обезжиренное молоко предварительно концентрируют с помощью ультрафильтрации до показателей содержания белка в ретентате от 45 до 90 г/л с последующей нормализацией по жиру (в случае обезжиренного молока). Полученный ретентат используется в производстве сыров по классическим технологиям. Таким способом возможно производить практически все виды сыров (см. патенты США US 4205090, US 4205090, US 3914435, патент Франции FR 2289115). Несмотря на преимущества данного способа, такие как повышение сыропригодных свойств молока и эффективности использования оборудования, коэффициент использования составных веществ молока, в частности белка и жира, изменяется незначительно, относительно классических технологий. Кроме того, получение сыворотки с более высоким показателем белка (вследствие концентрирования сывороточных белков) приведет к превышению этого показателя в конечных продуктах переработки сыворотки, а следовательно, к неэффективному их использованию.

Также возможно получение ретентата с более высоким содержанием белков (210-220 г/л и даже 310 г/л). В этом случае в концентрат, соответствующий по сухим веществам сыру, достаточно внести молочнокислую закваску, поваренную соль и сычужный фермент, после чего при определенной температуре произойдет образование сгустка. После фасовки и охлаждения получается сыр, идентичный по своим показателям сыру, выработанному по классической технологии (см. патенты США US 4205090, US 4205090, US 3914435, патент Франции FR 2289115). К преимуществам данного метода можно отнести увеличение выхода сыра (до 32%), упрощение технологии производства за счет устранения основных стадий производства (от обработки сгустка до его прессования и посолки), так как свертывание концентрата происходит в таре, используемой для продажи сыра. Однако в промышленном производстве таким способом возможно производить лишь некоторые виды сыров, такие как свежие сыры (без созревания) и часть мягких сыров.

Наиболее близкой к предлагаемому способу по технической сути и достигаемому эффекту является технология производства комбинированного сыра с полной заменой молочного жира «Ташлянский» (СТО 00437062-001-2011), согласно которой в качестве исходного молочного сырья для его производства используется молокосодержащий продукт (МП), состоящий из УФ-концентрата обезжиренного молока (ретентата) с коэффициентом концентрирования в пределах 1,3-1,5 и эмульсии с массовой долей жира 60%, произведенной из заменителя молочного жира и эмульгирующих систем, содержащих пахту или яичный порошок (желток) и воду, а также β-каротина для корректировки пигментов молочной смеси. Производство МП включает следующие этапы:

- приготовление эмульгирующей основы (восстановление сухой пахты или яичного порошка (желтка);

- приготовление грубой эмульсии с содержанием жира 60%;

- гомогенизация эмульсии с Р_гом=8-10 МПа;

- смешивание с обезжиренным молоком или ретентатом обезжиренного молока для достижения соотношения между жиром и белком в молочной смеси равным 1;

- пастеризация нормализованной по жиру молочной смеси при температуре 74±2°С.

Далее смесь подается в сыроизготовитель. Продукт вырабатывается по технологии сыра «Российский». К достоинствам этого способа можно отнести снижение нормативных потерь жира и белка, снижение расхода молокосвертывающего фермента и хлористого кальция относительно классического производства, повышение коэффициента эффективности использования оборудования.

Известен также способ, позволяющий увеличить выход сыра за счет большего использования жиров молока, согласно которому молоко для сыроделия подвергают действию грибной фосфолипазы (ФЛ) А2 в количестве, достаточном для повышения выхода сыра (см. патент РФ RU 2363731). При этом отмечается, что Фл-А2 группы 13 может быть любой, принадлежащей к данной группе. Молочная смесь может быть составлена из любых молочных компонентов, в предпочтительном варианте должна состоять из молока, пахты, сыворотки, сливок, а также любых их сочетаний. Ферментативная обработка может проводиться путем диспергирования фосфолипазы в молочной смеси в условиях, позволяющих действие фермента, включающих соответствующее время выдерживания и требуемую температуру. Условия использования данной Фл-А2 соответствуют режимам, принятым в сыроделии. Подходящая дозировка фосфолипазы укладывается в диапазон 0,001-0,5 мг ферментного белка на 1 г молочного жира, предпочтительная дозировка 0,01-0,5. Приводится список наименований сыров, вырабатываемых по этому способу. В него включены многие виды сычужных и кисломолочных сыров. В качестве примера приведены данные производства сыра Фета с использованием Фл-А2 Т. Albidum, а также коммерческого препарата Фл-А2 Lacitase 10L. Дозировка Фл-А2 Т. Albidum составила 0,055 мг / г жира, а Фл-А2 Lacitase 10L - 0,18. В контрольное молоко Фл-А2 не вносили. При сравнении выхода сыра использовали скорректированные по влаге массы. Повышение выхода составило в среднем 2,8% относительно контрольного образца. Происхождение фермента на выходе сыра не сказалось. Аналогичные способы производства сыра описаны в патентах JP-A-2-153997, US 5264367. Как следует из приведенных источников, исследования проводились на молочном составном продукте в производстве сыров по классическим технологиям.

Сущность изобретения заключается в том, что предварительная термическая обработка молочных концентратов с содержанием казеина не менее 3%, приводящая к полной денатурации β-лактоглобулинов, не оказывает влияние на их сыропригодные свойства, а обогащение конечного продукта полноценными сывороточными белками не только повышает его пищевую и биологическую ценность, но и увеличивает выход. В результате модификации ФЛ адсорбционных оболочек жировых шариков с помощью Фл-А в процессе приготовления МП, образуемые лизоформы ФЛ и свободные жирные кислоты, обладающие высокой эмульгирующей и комплексообразующей способностью, сохраняют большее количество жира в сычужном сгустке, что также повышает технико-экономические показатели производства.

Предлагаемая технология раздельной пастеризации молочного сырья направлена на более эффективное использование составных частей молока. Ее суть заключается в том, что при производстве молокосодержащего продукта для сыроделия УФ-концентрат обезжиренного молока (ретентат) перед нормализацией пастеризуется при температуре 92±2°С с выдержкой 20±2 с для достижения более высокой степени денатурации сывороточных белков (β-лактоглобулинов) и охлаждается до 15±2°С. Использование фосфолипаз А при производстве эмульсии повышает функциональные свойства применяемых фосфотидсодержащих эмульгаторов (например, пахта, яичный порошок). Кроме того, образующиеся липопротеиновые комплексы (лизофосфолипиды обладают высокой комплексообразующей способностью) удерживают большее количество жира в сычужном сгустке. После нормализации ретентата эмульсией молочные смеси пастеризуются при температуре 72±2°С с выдержкой 15±2 с и охлаждается до температуры свертывания. Повышенная концентрация казеина в молочной смеси, подвергнутой высокотемпературной обработке, сохраняет технологические свойства сычужного сгустка. Дополнительный переход сывороточных белков и жира в сырный продукт позволяет существенно увеличить эффективность производства, а также повысить биологическую ценность сырного продукта за счет полноценных, легкоусвояемых сывороточных белков (по содержанию незаменимых аминокислот сывороточные белки превосходят казеин). Кроме того, вместе с сывороточными белками в сгусток переходит кальций, участвующий в комплексообразованиях денатурированных сывороточных белков.

Предлагается способ производства сырного продукта, включающий концентрирование обезжиренного молока методом ультрафильтрации и получение ретентата, приготовление эмульгирующей основы, приготовление грубой эмульсии, гомогенизацию эмульсии, смешивание эмульсии с ретентатом обезжиренного молока до требуемого соотношения между жиром и белком в молочной смеси, пастеризацию нормализованной по жиру молочной смеси, охлаждение молочной смеси до температуры свертывания, подачу смеси в сыроизготовитель, выработку сырного продукта, при этом согласно изобретению проводят энзимную модификацию фосфолипидов эмульгирующей основы с помощью фосфолипазы А1 или А2, а ретентат перед нормализацией пастеризуют при температуре 92±2°С с выдержкой 20±2 с и охлаждают до 15±2°С. Концентрирование обезжиренного молока методом ультрафильтрации проводят до содержания казеина в ретентате не менее 3%. Эмульгирующая основа может состоять из фосфатидсодержащих эмульгаторов, воды, ароматизаторов и красителей. Грубую эмульсию готовят с содержанием жира 60%, гомогенизацию эмульсии проводят при Р_гом=8-10 МПа.

Ультрафильтрация - это баромембранный процесс, который разделяет молоко на фильтрат (пермеат), содержащий все водорастворимые компоненты молока (лактоза, соли, небелковый азот и др.), и концентрат (ретентат), содержащий коллоидную фазу, жир, остаточную микрофлору и др. Применение ретентата при традиционном производстве сычужных сыров позволяет улучшить технологические свойства молока, увеличить выход готового продукта и коэффициент использования оборудования, снизить технологические потери и др. Однако коэффициент использования составных веществ молока при этом изменяется незначительно, так как нативные сывороточные белки, как и в классическом варианте свободно удаляются с сывороткой при синерезисе. В результате тепловой обработки изменяются физико-химические и технологические свойства молока: вязкость, поверхностное натяжение, кислотность, способность молока свертываться под действием сычужного фермента и др. Тепловому влиянию подвержены все составные части молока, но наиболее глубоким изменениям подвергаются сывороточные белки. Их денатурация сопровождается частичной или полной потерей растворимости и уменьшением гидратации. При этом освобождаются ранее скрытые сульфгидрильные, гидроксильные и др. группы. Агрегируя при помощи дисульфидных (-S-S-) связей, а также кальциевых мостиков, денатурированные сывороточные белки образуют комплексы как друг с другом, так и с другими компонентами молока, укрупняясь при этом. Степень денатурации сывороточных белков зависит от температуры и продолжительности ее воздействия. Если при 74±2°С с выдержкой 15±2 с денатурирует не более 10%, то при 92±2°С с выдержкой 20±2 с - около 65% (полная денатурация (β-лактоглобулина).

Проведенные исследования позволяют предположить, что в процессе сычужного свертывания агломераты из денатурированных сывороточных белков (возможно с остатками κ-казеина) механически захватываются и удерживаются «сеткой» казеинового геля в процессе сычужного свертывания молочной смеси. Остаточная гидратация денатурированных сывороточных белков препятствуют синеретическому сжатию сгустка, ухудшая его технологические свойства (образуется дряблый, плохо отделяющий сыворотку сгусток). Казеин является основным структурным компонентом молока, из которого формируется трехмерная сетка сычужного геля, то есть структура сырных масс. При снижении содержания казеина в молоке влияние денатурированных сывороточных белков на механические свойства сычужного геля значительно усиливаются.

Общеизвестно, что при повышении концентрации казеина в молоке улучшается его сыропригодность, а именно снижается время свертывания, улучшаются реологические и синеретические свойства сычужного сгустка. Исходя из чего можно предположить, что повысив концентрацию казеина в молочной смеси и подобрав оптимальные режимы тепловой обработки, приводящие к максимальной денатурации сывороточных белков с последующей адсорбцией их параказеином, возможно вырабатывать сыр, превосходящий по своему качеству классический. При этом имеется возможность увеличить выход готового продукта, а также улучшить его биологическую ценность.

Результаты исследования влияния фактора концентрирования обезжиренного молока на время сычужного свертывания пастеризованного УФ-концентрата (ретентата) приведены в табл. 1 (температура пастеризации 92±2°С, время выдержки 20±2 с, количество хлористого кальция и молокосвертывающего фермента - в соответствии с рекомендациями, принятыми в сыроделии, готовность сгустка определяли по общепринятой методике).

Проведенные исследования подтвердили предположения, что при повышении концентрации казеина в обезжиренном молоке негативное влияние высокотемпературной обработки на процесс сычужного свертывания снижается, а после достижения 3,5% реологические свойства и синеретическая способность сгустка восстанавливается до принятых в сыроделии показателей. Также было подтверждено, что при повышении степени концентрирования обезжиренного молока возможно снижение количества вносимого хлористого кальция и сычужного фермента.

Трансформация большей части сывороточных белков с целью сохранения их в сычужном сгустке, несмотря на очевидные преимущества, решает задачу повышения эффективности производства лишь в части использования белков, при этом нормативные потери жира не меняются, более того, в данном случае при нормализации молочной смеси по жиру для сохранения стандартного содержания жира в готовом продукте необходимо корректировать соотношение между жиром и белком в сторону увеличения.

Фосфолипиды (ФЛ) составляют основную часть липоидов молока. Несмотря на малое содержание, их доля относительно общего содержания липидов составляет 0,2-1,0%, они оказывают решающее влияние на стабилизацию эмульсии молока. Уникальной особенностью ФЛ являются их амфифильные свойства, обуславливаемые их строением. Доказано, что в молоке ФЛ выполняют роль главных структурных элементов оболочек жировых шариков. От стабильности жировой фазы молока зависит как качество молочных продуктов, в частности сычужных сыров, так и эффективность производства.

При производстве сычужных сыров ФЛ, являющиеся частью жировых шариков переходят в сычужный гель, а затем - в сыр. Однако часть молочного жира все же отходит с сывороткой. В основном это связано с синеретическим сжатием сгустка и способом его обработки, при котором из поверхностных слоев жировые шарики вымываются током сыворотки. Кроме того, часть жировых шариков разрушается под действием механических и тепловых воздействий в период подготовки молока к свертыванию. Дестабилизация оболочек жировых шариков и последующая коалесценция свободного жира (триацилглицеридов) также приводит к потере жира сгустком. В нормальных условиях производства сыров (сыропригодное молоко) отход жира с сывороткой для прессуемых сыров составляет в среднем 10% относительно общего содержания в молоке, для сыров с чеддеризацией и термомеханической обработкой - 22%. У последних это связано с дополнительным отходом жира при плавлении.

Гидролиз ФЛ происходит под действием фосфолипаз. Фосфолипазы - это комплекс ферментов, гидролизующих эфирные связи в молекулах ФЛ и обладающих строгой позиционной специфичностью. Фосфолипазы обозначаются буквами в порядке расщепления эфирной связи. Действие фосфолипаз на молекулы ГФЛ показано на фиг. 1.

Фосфолипаза А1 (Фл-А1) избирательно отщепляет ацильную группу в положении sn-1, при этом образуется лизофосфолипид и жирная кислота. Фл-А2 отщепляет жирную кислоту, находящуюся в положении sn-2, также с образованием лизоформ. Образующиеся при этом лизофосфолипиды и растворимые соли жирных кислот обладают высокой поверхностной активностью. Фосфодиэстеразы Фл-С и Фл-Д, соответственно, разрывают цепь по разные стороны от фосфодиэфирной связи молекулы ФЛ. При этом образуются диацилглицерид и неорганический фосфат.

Высокая специфичность и избирательность действия фосфолипаз может использоваться для модификации некоторых фосфолипидов с целью повышения их функциональных свойств. Фосфолипазы могут быть получены из различных микроорганизмов, змеиного яда и других источников. Основным источником бактериальных фосфолипаз служит вид Bacillus, тогда как грибные получают из клеток видов Aspergillus. При внесении в молоко Фл-С из Вас. Perfringens отмечена активация молочной липазы, причем наибольшее проявление активности наблюдается в сыром молоке. Гораздо больше информации имеется об использовании Фл-А, полученных из разных источников,

в сыроделии и других областях промышленности. Известно, что модификация фосфолипидов оболочек жировых шариков молока под действием Фл-А приводит к улучшению их эмульгирующих свойств в более широком диапазоне рН (от 2 до 10) и температур (до 90°С), кроме того, в процессе гидролиза возможно образование липопротеиновых и гликолипидных комплексов. Эти изменения приводят к стабилизации жировой фазы молока в процессе производства сыра, кроме того, образующиеся липопротеиновые комплексы лучше удерживаются сычужным сгустком. Из ранее приведенных источников известно, что применение Фл-А в сыроделии положительно влияет на выход сыров (см. Евразийский патент ЕА 008607).

Возможно в условиях совместного применения денатурации сывороточных белков и модификации фосфолипидов оболочек жировых шариков может проявиться синергетический эффект адсорбции белка и жира сычужным гелем, что обеспечит максимально возможный выход готового продукта.

На Фиг. 2 представлена схема производства молокосодержащего продукта с применением фосфолипазы А1 или А2 по технологии с раздельной пастеризацией молочной смеси.

В целях определения эффективности новой технологии в качестве примера были проведены опытно-производственные выработки сырного продукта с полной заменой молочного жира «Ташлянский» по СТО 00437062-001-2011 с применением ультрафильтрации. Предлагаемый способ может быть использован при производстве различных сырных продуктов по технологии классических сычужных сыров.

Контрольный образец МП был выработан согласно регламенту СТО, опытный образец МП - с использованием фосфолипазы А1 по технологии с раздельной пастеризацией. Основное сырье, а также физико-химические показатели МП и параметры производства сырных продуктов были идентичными. В эксперименте использовалась фосфолипаза А1 компании Christian Hansen, коммерческое название YieldMax® PL в рекомендованном количестве. Рецептуры МП контрольного и опытного образца приведены в таблице 2.

В таблице 3 представлены основные технологические параметры производства.

В таблице 4 представлены массовые и физико-химические показатели сыров.

Из данных табл. 4 видно, что по физико-химическим показателям опытный и контрольный образцы сыра соответствуют нормативным требованиям. По органолептическим показателям сыры не имели принципиальных отличий. Увеличение выхода опытного образца сырного продукта с учетом скорректированных по влаге показателей составило 14,4 кг (10,3%), что свидетельствует о максимально возможном переходе сывороточных белков (β-лактоглобулинов) и жиров в продукт, что также подтверждается пониженным содержанием сухих веществ в сыворотке опытного образца.

Источники информации

1. Тепел А. Химия и физика молока. Пер. с немецкого под ред. канд. техн. наук, доц. С.А. Фильчаковой. - СПб.: Профессия, 2012. - 832 с.

2. Уманский М.С. Селективный липолиз в биотехнологии сыра. - Барнаул, 2000. - 245 с.

3. Сборник научно-технических документов по производству рассольных сыров. Углич: Изд-во НПО «Углич». - 1992.

4. Везирян А.А. Разработка технологии сыров на основе концентрированных эмульсий растительных жиров, автореферат дис. кан. тех. наук, 05.18.04, Ставрополь, 2000.

Способ производства сырного продукта, включающий концентрирование обезжиренного молока методом ультрафильтрации и получение ретентата, приготовление эмульгирующей основы, приготовление грубой эмульсии, гомогенизацию эмульсии, смешивание эмульсии с ретентатом обезжиренного молока до требуемого соотношения между жиром и белком в молочной смеси, пастеризацию нормализованной по жиру молочной смеси, охлаждение молочной смеси до температуры свертывания, подачу смеси в сыроизготовитель, выработку сырного продукта, отличающийся тем, что концентрирование обезжиренного молока методом ультрафильтрации проводят до содержания казеина в ретентате не менее 3%, ретентат перед нормализацией пастеризуют при температуре 92±2°C с выдержкой 20±2 с и охлаждают до 15±2°С, эмульгирующая основа состоит из фосфатидсодержащих эмульгаторов, воды, ароматизаторов и красителей, грубую эмульсию готовят с содержанием жира 60%, гомогенизацию эмульсии проводят при P_гом=8-10 МПа, проводят энзимную модификацию фосфолипидов эмульгирующей основы с помощью фосфолипазы А1 или А2.