Биохимические процессы при производстве сливочного масла

Биохимические процессы при производстве сливочного масла. Масло животное - пищевой продукт, основой которого является жировая фаза коровьего молока или молока других сельскохозяйственных животных (буйволиц, самок яка, козьего и др.). Характер структуры, физико-химические характеристики, потребительские показатели масла обусловлены массовой долей жира. При выработке масла методами сбивания сливок и преобразования высокожирных сливок наряду с агрегатным изменением молочного жира протекают биохимические процессы, вызываемые полезной и вредной микрофлорой и ее ферментами.

Значение этих процессов особенно велико при выработке кислосливочного масла.

При производстве сладкосливочного масла с соблюдением технологических режимов и санитарных условий биохимические процессы не оказывают определяющей роли (при отсутствии загрязнения сливок посторонней-микрофлорой). Технология кислосливочного масла основана на биохимических процессах, возбудителями которых являются молочнокислые и ароматобразующие бактерии, используемые в виде заквасок.

В результате их развития в сливках в масле происходит гомо - и гетероферментативное молочнокислое брожение. В зависимости от условий среды при гомоферментативном молочнокислом брожении, кроме молочной кислоты, образуются небольшие количества летучих кислот, диацетила, ацетоина, бутеленгликоля и других соединений. Большее количество их продуцируют ароматобразующие бактерии при сбраживании лимонной кислоты.

При гетероферментативном молочнокислом брожении, кроме молочной кислоты, образуются спирт, уксусная кислота, углекислый газ. В образовании аромата кислосливочного масла участвуют летучие кислоты, диацетил, ацетоин (как предшественник диацетила), эфиры, которые образуются при гетероферментативном молочнокислом брожении и являются продуктами метаболизма ароматобразующих бактерий. Кислосливочное масло с выраженными вкусом и ароматом содержит на 100 г продукта: 0,1-0,5 мг диацетила, 18-30 мг летучих жирных кислот (муравьиной, уксусной, пропионовой, масляной) и до 10 мг этилового спирта.

Синтез диацетила и ацетоина ароматобразующими молочнокислыми бактериями происходит в основном из пирувата, полученного при сбраживании как глюкозы, так и цитратов. Для повышения аромата при изготовлении закваски целесообразно использовать лимонную кислоту в количестве 0,2%, а при выработке кислосливочного масла 0,1% к массе его плазмы, или 180 г на 1 т готового продукта.

На образование и накопление ароматических веществ в сливках и масле большое влияние оказывают температура пастеризации и условия среды. Оптимальной температурой пастеризации сливок является 85 °С [7]. Повышение температуры сливок, их выдержка, повторная пастеризация обусловливают увеличение редуцирующих веществ в сливках и плазме масла, отрицательно влияющих на развитие ароматобразующих бактерий и накопление ароматических веществ в масле. Максимальное накопление диацетила происходит при рН среды 4,7-5,2 и высоком окислительно-восстановительном потенциале.

При этих условиях наряду с образованием ароматических веществ в результате сбраживания глюкозы и цитратов ароматобразующими бактериями, дцетоин (не имеет запаха) может окисляться в диацетил. В соответствии с этим установлены пределы сквашивания сливок, кислотность плазмы 55-60 °Т и кислотность плазмы масла не выше 55 °Т. Существует метод производства кислосливочного масла, предусматривающий обогащение продукта вкусовыми и ароматическими веществами посредством внесения смеси кислот (молочной, уксусной, муравьиной) и диацетила.

При производстве сладкосливочного масла развитие биохимических (ферментативных) процессов является признаком неблагополучия. В случае вторичного загрязнения сливок и масла посторонней микрофлорой и ее ферментами при благоприятных условиях могут протекать биохимические процессы, вызывающие снижение качества масла. При этом основными показателями является образование следующих продуктов метаболизма бактерий: молочной кислоты - в результате сбраживания лактозы молочнокислыми бактериями (повышается кислотность плазмы масла); различных азотистых соединений, на что указывает повышение аминного азота в плазме масла - в результате развития протеолитических и других бактерий, обладающих протеолитическими свойствами; свободных жирных кислот - в результате липолиза жира, вызванного развитием бактерий и ферментов, обладающих липолитическими свойствами.

Повышение кислотности плазмы свежего масла обнаруживается органолептически, а продукты протеолиза и липолиза только аналитически.

При выработке кислосливочного масла повторное обсеменение посторонней микрофлорой сливок и готового продукта может также вызвать снижение его качества. Таблица 7 - Сравнительные показатели анализа качества Показатели Масло крестьянское сладкосливочное несоленое ГОСТ 37-91 Масло крестьянское сладкосливочное несоленое ООО "Молвек" Масло крестьянское сладкосливочное несоленое ОАО молочный комбинат "Пензенский" Масло крестьянское сладкосливочное несоленое ООО "Северский молочный завод" Влага,% 25 26,2 25,1 24,6 СОМО,% 2,5 3,6 3,8 4,3 Жир,% 72,5 70,2/61,2* 71,1 71,1 Белок, г/100г 0,8 0,8 1,3 1,8 Крахмал Не должно быть Не выявлено Не выявлено Не выявлено * экстракционный метод 5. КОМПОНЕНТЫ, УЧАСТВУЮЩИЕ В ФОРМИРОВАНИИ КАЧЕСТВА И СТОЙКОСТИ МАСЛА Вкус и запах сливочного масла.

Они обусловлены наличием комплекса веществ (сульфгидрильные соединения типа SH-групп, лактоны, летучие жирные кислоты, карбонильные соединения и др.), присутствующих в исходном сырье и образующихся в процессе его выработки при тепловой обработке, биохимическом сквашивании сливок и внесенных с вкусовыми наполнителями.

Сульфгидрильные соединения. Соединения типа SН-групп образуются при пастеризации сливок в результате частичного восстановления серосодержащих аминокислот (цистина, метионина). Между температурой пастеризации сливок и содержанием сульфгидрильных соединений имеете" прямая зависимость.

Сульфгидрильные соединения обладают восстановительными и антиокислительными свойствами. Лактоны. Образуются при пастеризации сливок из - и у-оксикислот. С повышением температуры пастеризации сливок от 60 до 120 °С количество лактонов в сливочном масле возрастает в 1,5-3 раза. Максимальное количество лактонов образуется при сквашивании сливок до кислотности 45 °Т. Карбоновые кислоты. Наибольшее значение имеют молочная кислота и свободные летучие жирные кислоты (муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная, капроновая, каприловая, каприновая и ряд других), образующиеся в результате тепловой обработки сливок, молочнокислого брожения при сбраживании лактозы и цитратов молочнокислыми бактериями (при выработке кислосливочного масла), гидролиза молочного жира под действием микрофлоры, обладающей липолитическими свойствами, и липолитических ферментов, в частности фермента липазы, окислительных реакций молочного жира, дезаминирования аминокислот, протекаемых при выработке и хранении масла.

Для получения масла с приятными вкусом и запахом содержание этих кислот в сливках не должно превышать 30-40 мг/кг; повышение может быть причиной снижения качества продукта. При хранении масла в результате окислительных реакций происходит накопление свободных летучих жирных кислот.

Увеличение концентрации свободных летучих жирных кислот, особенно масляной, может послужить причиной появления привкусов, обесценивающих качество масла.

Оптимальное содержание масляной кислоты в масле 3-5 мг/кг. Карбонильные соединения. Наличие их в масле может оказаться причиной образования как приятного, так и неприятного запаха. Поэтому необходимо учитывать концентрацию этих веществ. Предшественниками карбонильных соединений могут быть аминокислоты, жирные кислоты и углеводы. При окислительном дезаминировании аминокислот с последующим декарбоксилированием образуются такие альдегиды, как формальдегид, ацетальдегид, пропионовый, изомасляный, изовалериановый и др. В процессе окисления ненасыщенных жирных кислот и реакциях меланоединобразования в сливках и масле образуются алифатические и ароматические альдегиды (формальдегид, ацетальдегид, капроновый, каприловый, масляный, бензойный, фенилуксусный и др.). При производстве кислосливочного масла в результате молочнокислого брожения образуются кетоны - ацетоин, ацетон, диацетил.

В формировании вкуса и запаха сливочного масла участвуют также сухой обезжиренный молочный остаток, лактоза, аминокислоты и др. В сладкосливочном масле с увеличением молочной плазмы ощущается сладковатый привкус, причиной которого является повышение концентрации лактозы в плазме, т.е. в масле с массовой долей плазмы 17,6; 22 и 27,5% концентрация лактозы соответственно составляет 3,5, 4,3 и 4,7%. Если учесть, что порог чувствительности лактозы в обезжиренной плазме составляет 4,8-5, то станет ясным возможное влияние этого фактора на образование вкуса сливочного масла.

Качество масла.

Оно изменяется при хранении в результате развития микробиологических, ферментативных и химических процессов. Хранение масла при положительной температуре интенсифицирует окислительные процессы порчи в результате разложения белка, углеводов, липидов. Образуемые при этом вещества являются причиной ухудшения вкуса и запаха масла. Повышение температуры, как и увеличение сроков хранения, ускоряет окислительные процессы порчи, вплоть до полной потери качества. При минусовой температуре хранения процессы, обусловливающие порчу масла, протекают значительно медленнее.

Основными причинами порчи молочного жира в масле являются гидролитические и окислительные процессы, вызываемые посторонней микрофлорой и ее ферментами. Наиболее распространенными в масле являются ферменты бактериального происхождения, следствие вторичного микробиального загрязнения при его производстве. Многие липазы психротрофных бактерий выдерживают высокую температуру пастеризации, хотя сами бактерии погибают в процессе тепловой обработки сливок. Оставшиеся термостойкие липазы гидролизуют триацил-глицерины с выделением свободных жирных кислот.

Образовавшиеся свободные жирные кислоты имеют специфические вкус и запах. Свободные жирные кислоты с короткой углеродной целью под действием р-окисления и декарбоксилирования превращаются в кетокислоты и метилалкилкетоны, придающие маслу неприятный прогорклый вкус. Перекисное окисление является последующей стадией порчи молочного жира в результате воздействия молекулярного кислорода.

На первой стадии окисления перекиси не оказывают существенного влияния на вкус и запах масла. Однако по мере накопления перекисей в жире начинают происходить дальнейшие реакции с образованием вторичных продуктов окисления. В первую очередь окисляются свободные и связанные ненасыщенные жирные кислоты. Чем больше в масле ненасыщенных жирных кислот, тем интенсивнее идут процессы окисления. Активаторами цепных реакций могут быть гидроперекиси, кислород, металлы, свет, тепло и др. Масло независимо от метода производства содержит газовую фазу воздуха.

Оптимальное содержание газовой фазы в масле составляет 2-3 мл в 100 г, которое обеспечивает его высокую стойкость. По степени активации окислительных процессов в молочном жире медь является более сильным активатором, чем железо. Активность ее примерно в 2 с лишним раза больше, чем железа. При содержании меди в сливочном масле 0,40 мг/кг уже через 3 мес. хранения при температуре - 18 °С отмечается ярко выраженный рыбный привкус, тогда как за этот же период хранения с наличием железа 1,15 мг/кг наблюдается появление привкуса животного сала. При более высоких температурах хранения катализирующее действие солей тяжелых металлов усиливается и интенсивность окислительных процессов возрастает.

При действии света в результате фотоокисления липидов в масле также происходит перекисное окисление, которое имеет практически такой же характер, как и при окислении молекулярным кислородом.

Стойкость масла. Это свойство масла длительное время сохранять вкусовые качества с минимальными изменениями. Повышение стойкости масла при хранении достигается соблюдением технологических режимов производства, а также введением биологически активных веществ и антиокислителей. К биологическим способам повышения стойкости сливочного масла при хранении относится применение специальных видов дрожжей, обладающих ингибирующими действиями против плесневения. При выработке кисло-сливочного масла молочнокислые бактерии задерживают развитие посторонней микрофлоры, что положительно сказывается при хранении в условиях плюсовой температуры.

Природными (естественными) антиокислителями являются: сульфгидрильные соединения белков молока, токоферол (витамин Е), (3-каротин, аскорбиновая кислота, фосфолипиды, некоторые аминокислоты и др. Наиболее активным из них является токоферол. При добавлении к молочному жиру