Р. Эрли, Harper Adams University College
Как основной продукт, которым начинает питаться новорожденное млекопитающее, молоко является важным источником жиров, протеинов, углеводов, витаминов и минеральных веществ, влияющих на развитие тканей и костей организма, на его развитие и рост.
Молоко — это продукт, который благотворно влияет на организм человека любого возраста, как в случае употребления в натуральном виде, так и в случае, когда молоко используется как основа для производства иных молочных продуктов и молочных добавок для других продуктов. Питательный состав молока различных животных широко варьируется, однако коровье молоко применяется наиболее широко как для употребления в готовом виде, так и для приготовления различных молочных продуктов. Козье и овечье молоко также не обойдено вниманием и применяется в основном в изготовлении сыров.
Основное применение молока в сфере охлажденных продуктов — это, собственно, само молоко как готовый продукт, а также различные молочные компоненты, использующиеся для производства охлажденных продуктов. Большинство молочных продуктов, таких как сыры и йогурты, имеют длинную историю своего развития, другие же появились в сравнительно недавнее время. Развитие производства подобных продуктов связано с движением современного рынка в сторону удобных для приготовления полуфабрикатов и торговли готовыми изделиями, которыми в большинстве случаев являются охлажденные продукты.
Состав молока
Вода является основным компонентом молока, и многие технологии, использующиеся в молочной промышленности, основаны на контроле процентного содержания воды в готовом продукте. Процентное содержание воды в коровьем молоке обычно составляет 87,5%; молоко имеет высокую активность воды (аи,) — около 0,993 [15], что без соответствующей термической обработки или упаковки приводит к подверженности продукта быстрой порче бактериями. Также немаловажную роль в сохранности молочных продуктов имеют условия хранения. Производство большинства молочных продуктов основано на частичном или полном удалении воды из готового продукта при сохранении его вкусовых характеристик. Пищевая ценность цельного молока приведена в табл. 2.1 в соответствии с пропорциональным содержанием основных сухих компонентов: молочных жиров, лактозы (молочного сахара), молочных белков (казеин и белки сыворотки), минеральных веществ и шлаков.
Таблица 2.1. Основные питательные вещества (А), основные компоненты (В), содержащиеся в коровьем молоке, и основные компоненты сухой основы молока (С)
Компоненты (на 100 мл) | А | В | С |
Жир, г | 4,01 | 3,90 | 30,80 |
Белки, г: | 3,29 | 3,20 | 25,30 |
казеин | — | 2,60 | 20,60 |
белки сыворотки | — | 0,60 | 4,70 |
Лактоза, г | 4,95 | 4,80 | 37,90 |
Зола | — | 0,75 | 5,90 |
Кальций, мг | 119,00 | — | — |
Железо, мг | 0,05 | — | — |
Натрий, мг | 56,70 | — | — |
Витамин А (эквивалент ретинола), мг | 57,20 | — | — |
Тиамин, мг | 0,03 | — | — |
Рибофлавин, мг | 0,17 | — | — |
Ниацина эквивалент, мг | 0,83 | — — | — |
Витамин В12, мкг | 0,41 | — | — |
Витамин С, мг | 1,06 | — | — |
Витамин Э, мкг | 0,03 | — | — |
Энергетическая ценность: | |||
кДж | 283,60 | — | — |
ккал | 67,80 | — | — |
Источники: По [15] и [30].
Функциональный подход
Различные сухие компоненты молока описываются термином «функциональные свойства», означающим, что они удовлетворяют специфическим требованиям пищевых систем, таким как эмульгирование, сгущение и связывание воды. Некоторая логическая неувязка термина «функциональные свойства» объясняется тем, что все виды продуктов и их компоненты сугубо функциональны [1]. Разработка так называемой «функциональной еды», или продуктов с медицинскими и расширенными свойствами, где слово «функциональный» было приложено к пищевому продукту, вызвало некоторое смятение обывателя. Все вышесказанное показывает, что молочная промышленность и производители продуктов питания, использующие молочные ингредиенты, оценили функциональные свойства молочных компонентов и используют это знание для получения продуктов со специфическими и расширенными свойствами [27]. Свойства молочных продуктов в натуральном виде (например, сливок, масла, сыра, йогурта) в значительной степени зависят от функциональных свойств сухих компонентов входящего в них молока. Комбинации и пропорции сухих компонентов молока могут изменяться сообразно с желаемым качеством продукта и служить усилению параметров, которые характеризуют молочный продукт. В других случаях комбинирование молочных ингредиентов, входящих в состав молочного продукта, определено желанием получить продукт с максимальным набором специфических функциональных свойств. Функциональные свойства основных компонентов молока приведены в табл. 2.2.
Таблица 2.2. Функциональные свойства сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО)
Казеин | Белки сыворотки | Лактоза | Молочные жиры |
Эмульгирование жиров | Пенообразование | Соединение с воздухом | Пенообразование |
Пенообразование | Сгущение | Антисептичность | Сыпучесть |
Осаждение посредством Са2+ | Распад при температуре | Пенообразование | Гигроскопичность |
Осаждение химозином | Растворимость при любом pH | Ароматическая основа | Малая сладость (27-39% сахарозы) |
Растворимость при pH > 6 | Блеск |
Подавление кристаллизации сахарозы |
|
Связывание воды | Расслоение Жирность Уникальный вкус |
Источники: По [12].
Органолептические свойства
Органолептические свойства молока и молочных продуктов являются прямым следствием сочетания компонентов продукта и стоят в прямой зависимости от их качества. Компоненты молочного продукта — следствие происходящих в молоке химических процессов, они дают начало физическим свойствам продукта, и восприятие потребителем продукта определяется как химическими процессами, так и его физическими свойствами. Химические и физические свойства молочных продуктов определяются качеством исходного молока, процессом производства, условиями хранения и общим контролем производства. Производитель стремится заявить о качестве продукта и, как следствие, о его максимальной пригодности для потребителя, однако деятельность микроорганизмов и химические процессы окисления могут (и зачастую приводят) к изменению химических и физических свойств продукта, в свою очередь приводящих к снижению качества и потере потребительских свойств товара. Потребитель судит о качестве молочного продукта по внешнему виду, запаху, вкусу и структуре продукта. Характеристики продукта, которые вызывают особое ощущение от продукта, могут рассматриваться как его характерные особенности. Например, сыр «голубой стилтон» может быть оценен по виду, аромату, текстуре и вкусу, где характерный вкус масла является отличительной особенностью и критерием привлекательности данного вида сыра. Йогурт определяется по его чистому, кислому вкусу и гладкости вкусового ощущения.
Белизна жидкого молока объясняется рассеиванием света в глобулах молочного жира, коллоидных частицах казеината кальция и фосфата кальция [26], несмотря на присутствие каротина, определяющего желтоватый цвет молочного жира. Вкус молока составляется как из вкуса основных компонентов, так и находящихся в молоке незначительных примесей. Глобулы молочных жиров, содержащих липиды, фосфолипиды и казеин, в основном определяют характерный вкус молока. Вкус масла — следствие сочетания молочных жиров и сыворотки [31], однако этот вкус также объясняется относительно высоким содержанием коротких цепочек жирных кислот, которые образуют триацилглицерин. Неферментированные молочные продукты в основном описывают как имеющие характерный чистый молочный вкус, тогда как вкус ферментированных продуктов определяется превращением лактозы в молочную кислоту. Использование гомоферментативных микроорганизмов позволяет получить более чистый молочный вкус, так как эти бактерии в дополнение к молочной кислоте продуцируют альдегиды, кетоны и спирт, что может служить основой широкого спектра вкусовых ощущений. Молочный запах образуется в основном наличием жирных кислот с более чем 12 атомами углерода, условно называемыми «летучими жирными кислотами» [4]. Масляная кислота — жирная кислота с четырьмя атомами углерода и температурой плавления -7,9 °С, составляет 5-6% молочного жира и в значительной степени определяет вкус и запах масла.
Запах и вкус молочных продуктов может быть изменен сознательно или самопроизвольно посредством деятельности микроорганизмов. Биохимическая активность, в некоторых случаях деятельность плесневых грибков и дрожжей, может способствовать улучшению вкуса сыров. Для наглядности можно привести в качестве примера зрелый сыр камамбер , вкус и запах которого частично улучшены за счет гидролиза триацилглицерина и высвобождения части жирных кислот, распада протеинов на аммиак и другие компоненты.
Консистенция молока характеризуется в первую очередь влажностью и содержанием жира, существенную роль играют и такие факторы, как кислотность (pH). В йогуртах скисание казеина до изоэлектрической точки способствует образованию геля. В сырах уменьшение содержания влаги в продукте ведет к увеличению твердости сыра. Содержание жира и химические процессы оказывают прямое действие на консистенцию продукта и вкусовые ощущения. Так как содержание жирных кислот в молочном жире способно варьироваться в зависимости от времени года, то, как правило, летний молочный жир более мягкий и желтый, чем зимний. Это может иметь значение, когда масло распространяется как готовый продукт, но для других продуктов может не иметь существенного значения. В настоящей книге мы не собираемся рассматривать весь набор факторов, имеющих значение для формирования потребительских свойств молочных продуктов, и обращаться к классическим данным по химии молока, так как детальное исследование вкусовых и потребительских качеств молочных продуктов проведено в работе [5].
Микробиологические параметры молочных продуктов
Производители молочных продуктов предоставляют микробиологические параметры своих продуктов вместе со спецификацией на эти продукты. Несмотря на то что производители имеют возможность вводить свои собственные стандарты, микробиологические параметры для некоторых видов молочной продукции определены в [23] и приняты большинством производителей. В табл. 2.3 перечислены рекомендации ТЖГ для молока, сливок и молочной продукции, в табл. 2.4 —данные по сухому молоку, а индикаторы и вредные микроорганизмы перечислены в табл. 2.5.
Таблица 2.3. Микробиологические параметры молока, сливок и других молочных продуктов
Микроорганизмы | Норма | Максимальное содержание |
Salmonella spp. L. monocytogenes S. aureus E. coli 0157* |
в 25 мл или г не обнаружены в 25 мл или г не обнаружены < 20 на г в 25 мл или г не обнаружены |
в 25 мл или г не обнаружены 103на г 103 на г в 25 мл или г не обнаружены |
* Для продуктов из цельного молока.
Источник: По [23].
Таблица 2.4. Микробиологические параметры сухого молока
Микроорганизмы | Норма | Максимальное содержание |
Salmonella spp. S. aureus B.cereus C.perfringens |
в 25 мл или г не обнаружены < 20 на г <102 на г <102 на г |
ND в 25 мл или г 103 на г 103 на г 103 на г |
Источник: По [23].
Таблица 2.5. Показатели и вредные микроорганизмы для молока, сливок, молочных продуктов и сухого молока
Продукт | Микроорганизм | Норма | Максимальное содержание |
Мягкий сыр (сырое молоко) | E. coli | <102 | 104 |
Плавленый сыр | Количество аэробов | <102 | 105 |
Количество анаэробов | <10 | 105 | |
Другие сыры | Колиформы | <102 | 104 |
Энтеробактерии | <102 | 104 | |
E. coli | <10 | <103 | |
Пастеризованное молоко и сливки | Коли-формы | <1 | <102 |
Энтеробактерии | <1 | <102 | |
Другие пастеризованные молочные | Коли-формы | <10 | 104 |
продукты | Энтеробактерии | <10 | 104 |
E. coli | <10 | <103 | |
Дрожжи (йогурт) | <10 | 105 | |
Сухое молоко | Аэробы | <103 | В зависимости от продукта |
Энтеробактерии | <102 | 104 | |
E. coli | <10 | <103 |
Источник: По [23].
Охлажденные молочные продукты и молочные компоненты, используемые в охлажденных продуктах.
Молочная промышленность производит много молочных продуктов, включающих охлажденный продукт в натуральном виде, и множество молочных продуктов, которые включаются в другие охлажденные продукты в виде добавок. Невозможно в данной главе детально рассмотреть все молочные продукты и молочные компоненты, используемые для приготовления охлажденных продуктов. Мы можем привести только основные продукты и дать краткий обзор.
Пастеризованное молоко
Пастеризованное молоко широко представлено на рынке. В Великобритании содержание жира в молоке определено законом (табл. 2.6). Эти данные также используются для производства охлажденных продуктов, в частности, основы для изготовления соусов (таких, как бешамель) и сыров для готовых продуктов. В процессе производства пастеризованного молока сырое молоко очищают с помощью центрифуги для удаления нерастворимых примесей и соматических клеток. В соответствии с английскими положениями о молочной продукции [2], молоко очищают при температуре не ниже 71,1 °С в течение не менее 15 с*. Отрицательный фосфатазный тест (определение степени пастеризации молока по снижению в нем активности щелочной фосфатазы) определяет длительность тепловой обработки, а положительный пероксидазный тест не допускает перегрев молока (выше 80 °С). Частично обезжиренное и обезжиренное молоко используется для изготовления сливок при помощи герметичного сепаратора (см. [6,11]). Гомогенизация при высоком давлении используется для уменьшения размера глобул молочного жира с 20 мкм до 1-2 мкм, для предотвращения образования прослойки из сливок и возможного образования «сливочных пробок» в стеклянных бутылках. Для продажи молоко разливают в стеклянные бутылки, ламинированный картон или в пластиковые (из ПЭВП) контейнеры [41].
Таблица 2.6. Типы молока, продаваемого в Великобритании
Тип молока | Описание |
Натуральное цельное молоко Гомогенизированное цельное молоко Стандартизованное цельное молоко Стандартизованное гомогенизированное цельное молоко Частично обезжиренное молоко Обезжиренное молоко |
Молоко без каких либо изменений в составе Гомогенизированное молоко без изменений в составе Молоко стандартизованное, с минимальным содержанием жира в 3,5% Молоко стандартизованное, гомогенизированное с минимальным содержанием жира в 3,5% Молоко с содержанием жира между 1,5 и 1,8% Молоко с содержанием жира менее чем 0,1% |
* Процесс пастеризации, применяемый для уничтожения патогенной микрофлоры. — Прим. науч. ред.
Для промышленного использования пастеризованное молоко может поставляться в автомобильных цистернах из нержавеющей стали или однотонных контейнерах, снабженных поддонами. Поскольку пастеризация не уничтожает все микроорганизмы, изначально присутствующие в сыром молоке, во избежание микробиологической активности молоко должно храниться при температуре ниже 8 °С. Порча пастеризованного молока, имеющего небольшой срок хранения, вызывается, как правило, микробиологической активностью в период после пастеризационного хранения. Наиболее часто порчу вызывают грам-отрицательные бактерии — психротрофы [39]. В работе [18] была описана возможность сохранения в молоке термоустойчивых микроорганизмов (таких, как энтерококки, Streptococcus thermophilus, молочные бактерии), равно как и спорообразующих микроорганизмов вида Bacillus и Clostridium. Потери качества пастеризованного молока возможны из-за скисания и реакций распада белков (которые протекают, как правило, при низкотемпературном хранении). Так, например, протеаза, производимая Pseudomonas fluorescent, проходит цикл пастеризации даже несмотря на то, что сам организм гибнет. Прогорклость сливок вызывает Bacillus cereus.
Сливки
Сливки, поступающие на рынок, производятся, как правило, для домашнего использования с минимальным содержанием жира, как показано в табл. 2.7. При производстве охлажденных продуктов сливки входят в состав различных супов, соусов и добавок. Содержание жира в сливках для промышленного использования определяется многими факторами — способностью к взбиванию, закачиванию, упаковке, транспортировке и ограничениями по хранению. Сливки представляют собой эмульсию типа «масло в воде», причем глобулы молочного жира в негомогенизированных сливках имеют диаметр от 0,1 до 20 мкм (в среднем 3-4 мкм). Эти размеры ограничены мембранами глобул, которые включают в себя фосфолипиды, липопротеины, цереброзиды, белки и другие компоненты. Мембраны обладают поверхностной активностью или поверхностными свойствами. Большинство липидов в молочном жире представляет триацилглицерин с небольшими добавками ди- и моноацилглицеринов.
Молочный жир также содержит растворенные витамины A, D, Е и К. Сливки отделяются от молока посредством центрифуги. В настоящее время используют герметичные сепараторы, способные производить сливки с жирностью до 70%. Далее сливки пастеризуют при температуре не менее 72 °С в течение не менее 15 с и подвергают
Таблица 2.7. Минимальное содержание жира в сливках, %, продаваемых в Великобритании
Half cream (сливки с половинным содержанием жира) | 12% |
Cream или single cream (сливки) | 18% |
Sterilised half cream (стерилизованные сливки с половинным содержанием жира) | 12% |
Sterilised cream (стерилизованные сливки) | 23% |
Whipped cream (взбитые сливки) | 35% |
Whipping cream (сливки для взбивания) | 35% |
Double cream (сливки с двойным содержанием жира) | 48% |
Clotted cream (топленые сливки) | 55% |
положительному фосфатазному и отрицательному пероксидазному тестам. Обезжиренные наполовину и обычные сливки проходят гомогенизацию под высоким давлением для предотвращения расслоения, а сливки с двойным содержанием жира могут быть подвергнуты гомогенизации при низком давлении для устранения сгущения продукта. Сливки, предназначенные для последующего взбивания, для сохранения их качеств остаются негомогенизированными. Топленые сливки — традиционный продукт юго-западной части Англии. Некоторые существующие способы производства этого молочного продукта были описаны в работе [51]. Данный процесс включает в себя нагревание молока (в ходе которого топленые сливки снимают) или 55%-ные сливки нагревают до умеренной температуры (обычно 75-95 °С), из-за чего сливки сворачиваются.
Для продажи сливки поставляются в полистироловых сферических емкостях с плоским верхом, обработанных противогрибковым средством. В работе [6] было отмечено, что при упаковке сливок важно избегать света, который может послужить причиной самоокисления жиров и предупреждать попадание посторонних примесей и впитывание воды. Для промышленного использования пастеризованный продукт поставляется в автоцистернах из нержавеющей стали или в однотонных пеллеконах с поддонами. И розничный, и промышленный продукт нуждается в хранении в охлажденном состоянии при -8 °С. В работе [45] рассматриваются некоторые условия потери сливками их качества. Плохое микробиологическое состояние может снизить срок хранения продукта ниже 10-14 суток, а распад липидов в результате естественной активности микроорганизмов может вызвать прогорклость сливок. Физическими дефектами может явиться низкая вязкость, отделение сыворотки и плохое взбивание сливок.
Сметана
Сметана используется как в домашних условиях, так и для промышленного производства (в основном для приготовления различных соусов). Сметана получается ферментацией сливок (неменее чем с 18%-ным содержанием жира) микроорганизмами — такими, как Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris и Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris. Ферментация служит для выделения казеина в изоэлек- трической точке (pH 4.6) и формирования продукта. Продукт для продажи на рынке может быть ферментирован в горшках, однако для промышленного применения требуется производить продукт такой консистенции, чтобы он мог перекачиваться по трубам и далее транспортироваться в 20-килограммовых гофрированных флягах или однотонных пеллеконах. Перед процессом ферментации сливки пастеризуют, причем присутствие молочной кислоты служит предохранительным фактором для продукта, но несмотря на это, сметана должна храниться в холодных условиях при -5 °С. Срок хранения при этих условиях может достигать 20 дней. «Creme fraîche» (свежие сливки, фр.) — это разновидность сметаны, изготовленной из гомогенизированных сливок с содержанием жира 18-35% с использованием молочнокислых бактерий (Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris и Lactococcus lactis subsp. lactis vardiacetylactis). Инкубация микроорганизмов идет при 30-32 °С в течении 5-6 ч и позволяет получить продукт с pH, лежащим в пределах 4,3-4,7. Размешанные или сгущенные «creme fraîche» поставляются в розничную торговлю для непосредственного употребления и изготовления охлажденных десертов, а в молочной индустрии данный продукт используется в маринадах, соусах, десертах и готовых продуктах, причем он поставляется в различной таре, включая 20 кг фляги и однотонные пеллеконы.
Сливочное масло
Домашнее применение сливочного масла хорошо известно, а использование масла как добавки при приготовлении охлажденных продуктов находит свое применение в основном в супах и соусах. Оно является компонентом соуса «рю» [roux — рыжий, фр.], где используется вместе с мукой. Чесночное и травяное масло применяются как вкусовая добавка к охлажденным готовым продуктам и острым блюдам, добавляется в чесночный хлеб и используется как приправа для приготовления мяса — в частности, говядины, цыплят, рыбы. Производство несоленого масла включает в себя процесс инверсии эмульсии «масло в воде», представляющей собой сливки, в эмульсию «вода в масле», что является собственно маслом. Некоторое количество существующих методов были рассмотрены в работе [28]. Наиболее распространенным методом получения масла является метод Фритца и Сенна (Fritz and Senn method), который заключается в быстром охлаждении 42%-ных сливок до 8 °С и выдерживании их при этой температуре в течение 2 ч с последующим повышением температуры до 20-21 °С и повторным охлаждением до 16 °С (или температуры взбивания масла). Процесс изменения температуры уменьшает количество примесей в кристаллах жира, находящихся в виде глобул, что достигается кристаллизацией триацилглицеринов с более высокой температурой плавления до чистых кристаллов. Это также улучшает пластичность молочного жира, особенно, когда в масле велико содержание соединений йода и оно слишком твердое.
Процесс тепловой обработки сливок выполняется маслоделом непрерывно в ходе четырех технологических ступеней получения масла: маслобойный цилиндр взбивает сливки, что приводит к тому, что мембраны глобул молочного жира слипаются, кристаллы жира объединяются; ступень сепарирования выделяет жидкость из масла; ступень отжима служит дальнейшему удалению жидкости из продукта; на последней ступени происходит механическое размягчение масла. При изготовлении соленого масла соль добавляют в масло во время последней ступени процесса. Соль растворяют в жидкости для получения рассола с 1,6-2,0%-ным содержанием соли и порциями добавляют в масло для получения результирующего соотношения «соль-вода» около 11% — достаточного для подавления деятельности микроорганизмов. Активность микроорганизмов — не единственная причина снижения качества масла. Процессы испарения влаги служат причиной поверхностного изменения цвета продукта, а выдерживание масла на свету приводит к окислительным процессам и прогорклости масла [43]. Чтобы избежать попадания света и создать помеху влаге, масло для продажи упаковывают в бочки или оборачивают фольгой. Для промышленности масло поставляется в полиэтиленовой пленке в 25-кг блоках, упакованных в коробки из гофрированного картона. Молочное масло может быть изготовлено из сливок путем ферментации их молочнокислыми бактериями. Вкус изготовленного масла может быть имитирован с помощью добавок необходимых компонентов в процессе изготовления масла [42]. Чесночное и травяное масло изготовляют путем смешивания соответствующих компонентов и прессованием (для получения нужной формы и размера).
Обезжиренное концентрированное и обезжиренное сухое молоко
Обезжиренное концентрированное и сухое молоко находят применение в сладких кремах, подливах, супах, соусах, маринадах и десертах. Обезжиренное молоко — побочный продукт сепарирования сливок и содержит около 91% воды. Из сухих веществ молока в продукте содержатся белки, лактоза и минеральные вещества со следами жиров. Концентрированное молоко получают с помощью вакуумного выпаривания исходного продукта до достижения 35% -ного содержания СОМО в продукте, достаточного для основных видов применения и для производителей. Большой уровень содержания сухих компонентов в продукте повышает вязкость продукта, уменьшает срок хранения и увеличивает кристаллизацию лактозы. Концентрированное обезжиренное молоко нуждается в хранении в охлажденном состоянии. Сухое обезжиренное молоко изготавливается методом высушивания разбрызгиваемого молочного концентрата до достижения 60% содержания сухих веществ. Качество сухого молока напрямую зависит от сухих примесей в сушильном агрегате. Высокое содержание сухих веществ приводит в целом к высокой плотности продукта. Плотность более 0,65 кг/м3 позволяет получить высокое качество продукта с минимальным образованием пыли при транспортировке. Сухое молоко имеет влажность менее чем 3,5%, а активность воды — около 0,2. Сухое молоко может храниться много месяцев при комнатной температуре без ухудшения качественных показателей. Гранулированное сухое молоко, обладающее хорошей растворимостью, может быть изготовлено с использованием двухступенчатого процесса сушки, как правило, с использованием сушилок-распылителей с раздельными жидкостными ваннами. Предварительный разогрев молока перед процессом сушки важен для сохранения термостабильности молочных белков [13].
Концентрат молочной сыворотки и сухая молочная сыворотка
Концентрат молочной сыворотки применяется при производстве маргаринов и немолочных изделий — таких, как паштеты. Этот продукт может применяться также при составлении супов, соусов и десертов. Сладкая сыворотка — побочный продукт коагуляции ферментов в процессе сыроварения. Сыворотка имеет pH в пределах 5,8-6,6 и титруемую кислотность (ТК) в пределах 0,1-0,2%. Среднекислая и кислая сыворотки используются для изготовления кислых сыров и казеина. Сладкая сыворотка наиболее часто используется для производства концентрата и сухой молочной сыворотки. Содержание воды в пределах 94% и наличие молочнокислых бактерий делают этот продукт крайне скоропортящимся. Процентное содержание сухих веществ в сладкой сыворотке достигает 5,75%, из которых 75% приходится на долю молочного сахара (лактозы). Концентрат сыворотки получают вакуумным выпариванием, где низкая растворимость лактозы позволяет получить 30%-ное содержание ее в продукте. Концентрат поставляется в автоцистернах и хранится около 2-3 сут при температуре ниже 8 °С. Для обеспечения преобладания в продукте моногидрата лактозы негигроскопичный порошок молочной сыворотки получают методом кристаллизации лактозы при температуре 93,5 °С. Кристаллизация молочного сахара происходит в сушильных агрегатах до концентрации СВ в 58-62% и получения плотного порошка. Деминерализованный порошок сыворотки может быть получен методом ионного обмена и электродиализа [20], а также методом нанофильтрации. Как и сухое молоко, сухая молочная сыворотка может храниться при нормальной температуре много месяцев.
Лактоза
Лактоза (или молочный сахар) находит применение при составлении супов или соусов. Она представляет собой соединение моносахаридов D-глюкозы и D-галактозы. В процессе гидролиза с использованием фермента ß-галактозидазы лактоза превращается в 4-α-β-галактопиранозил-D-глюкопиранозу. Лактоза встречается в α- и ß-кристаллических формах, но возможны также и аморфные соединения. Углеводы менее сладки, чем сахароза, и как редуцирующие сахара применяются в некоторых пищевых продуктах для придания им потемнения по реакции Майяра. При промышленном приготовлении продуктов обычно предпочитают безводный а-моногидрат лактозы благодаря его сыпучести и негигроскопичности — он легко хранится без потери качества. Для обеспечения получения кристаллов моногидрата а-лактозы сыворотку сгущают до более чем 65%-ного содержания сухих веществ для формирования перенасыщенного раствора и выпаривают при температуре, не превышающей 95 °С. В процессе скачкообразного охлаждения формируются кристаллы а-лактозы. Зерна лактозы используются для контроля размера кристаллов менее 25 мкм или для контроля порога вкусовых ощущений. Кристаллы лактозы обычно отделяют от концентрата сыворотки с помощью декантирующей центрифуги, промывают, высушивают с помошью сушки в псевдоожиженном слое и упаковываются в многослойные бумажные мешки, покрытые изнутри полиэтиленом.
Обычные и «греческие» йогурты
Йогурт относится к наиболее популярным охлажденным молочным продуктам. В настоящее время в холодильниках супермаркетов можно обнаружить йогурты самых различных названий и вкусов. Промышленное применение йогуртов включает в себя изготовление охлажденных подлив, соусов, супов, десертов, начинок и разнообразных готовых продуктов (например, соуса кэрри и других национальных блюд). Йогурт производится из цельного, нормализованного и обезжиренного молока методом ферментации. Кислотность (pH) нормального молока составляет в среднем 6,5-6,7, однако ферментация молочного сахара в молочную кислоту с помощью молочнокислых бактерий снижает pH до 2,6, что приводит к образованию геля. Контроль времени ферментации позволяет задержать pH в пределах 3,8-2,4. Микроорганизмы Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus и Streptococcus salivarius subsp. thermophilus в производстве йогуртов применяются уже давно, однако могут использоваться и другие микроорганизмы — например, для придания продукту более выдержанного фруктового аромата и снижения кислого вкуса используются такие микроорганизмы, как Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei subsp. casei и Bifidobacterium. В промышленном производстве йогуртов используется молоко с различным содержанием жира. На рынке представлены йогурты, изготовленные как из обезжиренного молока, так и из натурального с естественной жирностью. Чтобы повысить вязкость и довести обезжиренное молоко до уровня содержания сухих веществ в пределах от 8,5 до 12-14%, при производстве йогуртов часто добавляют сухое молоко. Помимо этого, для увеличения вязкости и улучшения консистенции в йогурты могут добавляться желатин и гидроколлоиды (такие, как модифицированный крахмал или гуар). В общем случае йогурт готовится из разогретого в течение пяти минут до 90-95 °С молока, которое было нормализовано по сухому веществу и жирам. Термообработка убивает бактерии и очищает молоко от спорообразующих организмов, также уничтожаются бактериофаги, которые в дальнейшем могут помешать деятельности молочнокислых бактерий. Белок молочной сыворотки денатурирует, что повышает вязкость продукта. Затем молоко охлаждают примерно до 42 °С, добавляют около 2% закваски и осуществляется ферментация продукта в закрытом объеме. Закваской может служить либо культура молочнокислых бактерий, либо прямое введение в сырье замороженного концентрата, подвергнутого сублимационной сушке. Дальнейшее развитие микроорганизмов, уменьшающее pH, может быть остановлено перемешиванием и охлаждением коагулята, а затем механическим размешиванием добиваются равномерности консистенции продукта, который в дальнейшем может быть использован для изготовления обычных или фруктовых йогуртов, а также использоваться как промышленное сырье. При использовании в качестве промышленного сырья йогурт пастеризуют для уничтожения молочнокислых бактерий и устранения дальнейшего неконтролируемого скисания продукта. В большинстве случаев йогурт поставляется в 20-кг канистрах. Пастеризованный йогурт может храниться несколько недель при температуре не более 16 °С.
Йогурты на рынке представлены в очень широком диапазоне, включая варианты мешанных и фруктовых йогуртов, которые могут состоять из различных комбинаций йогурта, фруктов и злаков. Содержание жира в йогурте зависит от конкретного продукта и может колебаться в широких пределах — от полностью обезжиренных до продуктов с очень высоким содержанием жира. Так называемый «греческий йогурт» условно относится к разряду «неправильных» йогуртов. Молочная сыворотка при его производстве удаляется, что позволяет повысить содержание сухих веществ до 22- 26%, в результате чего получается густой продукт, напоминающий по текстуре сливочный сыр. В последнее время на рынке замечен рост интереса к биоферментированным йогуртам и к «здоровой пище». Продукты, ферментированные такими микроорганизмами, как Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei subsp. casei и Bifidobacterium обладают ярко выраженными лечебными свойствами, и, как отмечается в работе [33], многие заквасочные культуры используются для получения специфического вкуса и консистенции йогурта и сходных с ним кисломолочных продуктов (см. также «Йогурт и другие кисломолочные продукты: научные основы и технологии / А. Тамим, Р. Робинсон. — Пер. с англ. — СПб.: Профессия, 2003»).
Сыры
Сыры представлены на рынке очень широкой гаммой продукции. Некоторое количество продуктов используется для домашнего употребления, но сыр находит применение и при приготовлении охлажденных пищевых продуктов питания, и как один из компонентов для приготовления различных соусов и экзотических готовых блюд. Например, сыры чеддер, грю, пармезан, пекорино и др. используются в таких блюдах, как лазанья, печеная картошка и прочих жареных блюдах, требующих обсыпания сыром. Маскарпон может использоваться для сгущения соусов, Горгонзола — для придания соусам экзотического вкуса.
По основному соглашению об охлажденных пищевых продуктах сыр попал в две категории [21]. Мягкие сыры, созревающие на грибках, и сливочные сыры отнесены к категории 2 как продукты, требующие хранения при температуре от 0 до +5 °С, тогда как твердые сыры и плавленый сыр относятся к категории 3 и должны храниться при температуре, не превышающей 8 °С. Английское положение по безопасности продуктов питания от 1995 г. устанавливает необходимость хранения охлажденных пищевых продуктов питания при температуре 8 °С и ниже. Очевидно, что большинство твердых сыров не могут созревать при низких температурах и может потребоваться хранение их при температуре выше 8 °С. В этих случаях рекомендуется научное изучение условий безопасности продуктов питания [46], базирующееся на разумной интерпретации фактора микробиологической опасности — так, как это рекомендуется в [9]. Сыры производятся из молока и молочных продуктов с помощью ферментации молочнокислыми бактериями, но чаще с помощью протеолитических реакций при использовании специальных ферментов (как правило, химозина) для створаживания молока, из которого путем отделения сыворотки получается сухой продукт, который в дальнейшем может или дозревать, или нет (в зависимости от конкретного метода). На некоторых этапах созревания может использоваться дополнительная микрофлора (например, плесневые грибы), которая способна содействовать процессу вызревания. В настоящее время известно огромное число разновидностей сыров — в работе [17] сообщается, что их число превышает 1000. На затруднения в классификации и перечислении сыров указывается и в работе [45], где предлагается система классификации, построенная на составе продукта и характеристиках их созревания и содержании влаги. Вполне очевидно, что сыр может быть характеризован как «зрелый сыр», «сыр, созревший на грибках» или «незрелый или сырой сыр» [8].
Зрелый сыр
Сыры этого типа продаются как охлажденные пищевые продукты, включая и разнообразные их вариации (пармезан, чеддер, грю, эдам и куезо манчего). Зрелые сыры могут продаваться для домашнего употребления в виде «нарезки», упакованными в вакуумную упаковку или с использованием упаковки в регулируемой базовой среде. Для промышленного использования зрелые сыры поставляются, как правило, в блоках, «головах», которые в дальнейшем либо разрезаются, либо измельчаются. Как для домашнего, так и для промышленного применения поставляются также тертые сыры, упакованные в мешочки. Хотя зрелые сыры значительно отличаются по виду, вкусу, запаху, текстуре и т. д., все они базируются на основных ступенях технологической цепи, а именно:
- пастеризованное или непастеризованное цельное молоко (например, эмменталь — зрелый сыр из непастеризованного молока);
- закваску из бактерий молочнокислого брожения добавляют в молоко, которое созревает при температуре, достаточной для активности микрофлоры;
- сычуг (с протеолитическим ферментом химозином) добавляют для формирования коагулята;
- створоженную массу режут для отделения сыворотки;
- сыворотку удаляют;
- творог уплотняют, прессуют;
- творог солят (это может происходить или до начала формования сыра, или когда творог помещают в формы, или после, когда сыр достают из форм);
- творог помещают в круглые или иные формы для придания сыру желаемой формы;
- сыр помещают на хранение и вызревание.
Технологические стадии производства сыра чеддер приведены в табл. 2.8. Качество зрелого сыра зависит от сочетания компонентов, или (как в случае с сыром чед-
Таблица 2.8. Обзор производственных процессов при изготовлении сыра чеддер
День І. Дельное молоко (а) | Нормализация молока для получения соотношения жир-казеин 1:0,7 | |
(б) | Пастеризация при 71,9 °С в течение 15 с | |
(в) | Охлаждение до 29,5 °С и заполнение сырного чана | |
(г) | Добавление закваски в объеме 1,5-3% объема молока — обычно смешанной молочнокислой культуры, основанная на Lactococcus lactis subsp. lactis и Lactococcus lactis subsp. сгеmоris | |
(Д) | Выдерживание от 45 до 60 мин — время, достаточное для подъема титруемой кислотности (ТК) молока от 0,15-0,17% до 0,20-0,22% | |
(е) | Добавление сычуга и выдерживание 45-60 мин | |
(ж) | Разрезание творога | |
(з) | Выдерживание и подъем температуры до 39 °С в течение 45 мин | |
(и) | Выдерживание творога при 39 °С 45-60 мин, перемешивание для инициации синерезиса | |
(К) | Удаление сыворотки, когда ТК достигает 0,20-0,24% | |
(л) | Чеддер створаживается в течение 90 мин, пока ТК не достигнет 0,65-0,85% | |
(м) | Отжим творога | |
(Н) | Добавление соли (2,0-3,5% от массы творога) | |
(о) | Помещение в форму | |
(п) | Помещение под пресс на 16 ч (на ночь) | |
День 2 | (р> | Извлечение сыра из формы — pH между 4,95-5,15 |
(С) | Упаковка сыра, избегая попадания воздуха — как правило, вакуумная упаковка в полиэтилен с помощью термосварки | |
(т) | Вакуумная упаковка сыра в коробку для сохранения формы | |
(У) | Вызревание сыра при 10-12 °С от 3 до 18 мес | |
(ф) | Предварительная упаковка или продажа сыра на вес (кругами, головками и т. п.) |
Источник: По [13].
дер, который имеет длительный срок вызревания) — от содержания влаги в СОМО, жира в твердом состоянии, кислотности и солености влаги, причем все эти параметры являются критическими для качества сыра [40].
В процессе изготовления сыра сыровары жестко контролируют эти факторы, чтобы получить сыр наилучшего качества. В работе [18] было установлено, что сыры могут иметь механические или микробиологические дефекты. Микробиологические повреждения сыра могут возникнуть в процессе производства, то есть спорообразующие виды Clostridium и Bacillus могут продуцировать газовые пузыри, а протеолитические бактерии могут испортить вкус. В процессе вызревания Clostridium spp. и гетеро ферментативные микроорганизмы могут привести к дефекту под названием «поздний газ»; кроме того, протухание сыра может быть следствием деятельности гнилостных анаэробных микроорганизмов — таких, как Clostridium tyrobutyricum и Clostridium sporogenes. Готовый сыр может стать «жертвой» разнообразных микроорганизмов, включая Oospora caseovorans, которые могут послужить причиной быстрого образования плесени на сыре, подобном швейцарскому. Pénicillium spp. может привести к образованию грибкового обесцвечивания сыра, a Brevibacterium linens — к появлению красно-оранжевых пятен. В процессе изготовления сыров следует внимательно следить за уровнем кислотности. В случае низкой кислотности существует опасность, что Staphylococcus aureus может развиться в количестве, достаточном для образования токсина. Следовательно, сыровар зачастую работает по технологии изготовления «медленного сыра», чтобы убедиться в том, что перед реализацией сыр протестирован на наличие токсинов.
Сыр «моцарелла» — один из основных сыров при промышленном изготовлении охлажденных продуктов (таких, как пицца и компоненты для пиццы), поставляемых в розничную торговлю и на предприятия общественного питания. Сыр «моцарелла» характеризуется как «pasta filato» (ит.), что подразумевает эластичную, волокнистую массу. Традиционно он изготавливался из молока буйволиц, но в настоящее время моцарелла производится и из коровьего молока, причем оба этих вида сыра могут одновременно присутствовать на витрине супермаркета. Начальные стадии изготовления сыра моцарелла схожи со стадиями производства сыра чеддер. Отличия начинаются с процесса измельчения. Размолотый творог для сыра моцарелла не солят, а отправляют в специальное устройство под названием «cooker-stretcher» (дословно «приготовитель-растягиватель»), где с помощью механических воздействий под водой, нагретой до температуры 65-80 °С, он приобретает пластичность и волокнистую текстуру «куриной грудки». Затем сыр прессуют в формах и охлаждают до температуры примерно 40 °С для удержания прямоугольной формы, потом помещают на некоторое время в рассол с температурой 8-10 °С и содержанием соли 15-20% до достижения солености в 1,6%.
Сыр с плесенью
При приготовлении таких сыров для достижения требуемых характеристик используют как бактериальную закваску, так и плесневые грибы. Благодаря использованию плесневых грибов, которые имеют более высокую биологическую активность по сравнению с бактериями молочнокислого брожения, применяемыми в стандартной закваске, сыры, базирующиеся на грибковой закваске, достигают зрелости намного раньше, чем обычные зрелые сыры, но в целом они характеризуются более короткими сроками хранения. Сыры, созревающие с помощью грибков (например, стилтон илb рокфор), относятся к категории так называемых «голубых сыров» из за полезной активности грибов Pénicillium roqueforti. С ними контрастирует сорт камамбер, который считается белым сыром и производится с помощью Pénicillium camemberti и Geotrichum candidum.
Производство сыров, созревающих при посредстве плесневых грибов, сходно с производством обычных сыров, с той разницей, что добавляется несколько меньше закваски и получившийся творог отваривается не так долго или совсем не отваривается. Ключевое отличие состоит в том, что в молоко или отжатый творог добавляется культура грибков, как это недавно стали делать на производстве сыра стилтон. Присутствие культуры голубых грибов в твороге позволяет ускорить созревание сыра. Созревание сыра стилтон состоит в том, что через определенное время (обычно от 8 до 12 недель со дня изготовления) сыр протыкают проволокой для доступа воздуха и стимулирования роста грибков. В случае сыра рокфор голубая плесень находится в хлебных крошках, которые смешиваются с творогом [49]. Как альтернативный вариант, споры грибов могут быть помещены в воду и разбрызганы по поверхности сыра — так производится сыр бри. Существуют и «неправильные» сыры с плесенью, где для поверхностного созревания используются бактерии и дрожжи. Цена этому — неравномерное созревание сыра и необходимость отмывать корку у таких сыров, как «мюнстер» — с красно-оранжевыми пятнами, следами деятельности микроорганизмов Brevibacterium linens, и «сент-нектар» — с поверхностью со следами деятельности как микроорганизмов, так и дрожжей.
Незрелые сыры
Эта категория включает в себя прессованный творог (кварг), сливочный сыр и жирный мягкий сыр. Все сорта широко представлены на рынке и используются также при изготовлении охлажденных пищевых продуктов. Традиционно прессованный творог производится без использования сычуга. Кислый коагулят образуется из цельного или обезжиренного молока благодаря деятельности молочнокислых бактерий — таких, как Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris и Leuconostoc citrovorum при температуре от 20 до 22 °С в течение 16 ч. При использовании сычуга возможно уменьшение времени инкубации до 6 ч. Коагулят режут и пастеризуют при температуре 49-55 °С, а получившийся творог промывается теплой (49 °С) водой и затем отжимается от разбавленной сыворотки для получения массы с выраженной гранулированной структурой. Получение творога «куарг» сходно по технологии с получением прессованного творога. Обезжиренное молоко используется здесь для получения коагулята, который без стерилизации помещается в специальный сепаратор, где от сырной массы отделяется сыворотка для получения продукта с содержанием СВ примерно 17,5%. Использование сырных заквасок придает сыру характерный вкус, контрастирующий со вкусом йогурта. Этот сыр может быть смешан со сливками для получения продукта высокой жирности, хотя сам кварг имеет традиционно низкое содержание жира. Торговое название кварга («фромаж фре») имеет целью привлечь внимание покупателя к данному виду сыра (творога). Сливочный сыр — это жирный мягкий сыр, изготавливаемый из нормализованного молока посредством ферментирования с использованием для получения жидкого коагулята закваски и сычуга. Сепарирование с помощью центрифуги уменьшает процентное содержание влаги в твороге — в случае сливочного сыра продукт обычно содержит 51% СВ и 46% жира, и 39% СВ и 30% жира — в случае жирного мягкого сыра.
Плавленые сыры
Плавленые сыры изготавливают, как правило, из зрелых сыров, не удовлетворяющих требуемым стандартам, с помощью систем с паровой рубашкой при температуре в 80-110 °С. Для достижения требуемого вкуса могут комбинироваться различные сыры. Для модификации сыров могут использоваться определенные ферменты. Фосфаты и соли лимонной кислоты добавляют для стабилизации и эмульгирования, для регулирования кислотности продукта. Плавленые сыры с pH в 5,2-5,6 имеют достаточную твердость и хорошо сохраняют форму. Они могут быть использованы в тертом или нарезанном состоянии как элементы подливок, соусов, для украшения экзотических блюд или пиццы. Сыры с pH в 5,6 — 5,9 легко намазываются и могут использоваться в бутербродах.
Oхлажденные десерты
В большинстве охлажденных десертов для получения требуемого запаха, цвета и текстуры используют молочные компоненты. Для гелевых десертов и муссов зачастую используют пастеризованное молоко, но иногда применяют и молочные концентраты. Молочные белки придают необходимую консистенцию, помогают эмульгированию жира и служат для придания изделию цвета. Сливки — один из основных компонентов, причем взбитые сливки так же хорошо служат для создания воздушных кремов, как и для достижения приятного вкуса. В продуктах, содержащих шоколад, добавление сухих компонентов молока позволяет достичь молочно-шоколадного цвета. Крем- брюле основывается на свежих сливках и обезжиренном молоке, что обеспечивает желто-золотистый цвет (в ходе реакции Майяра), а также текстуру, плотность и полноту вкуса. Молоко — основной компонент обычных сладких десертов и способствует образованию гидратов. Модифицированный кукурузный крахмал используется для сгущения продукта и обеспечения необходимой плотности и вкуса, особенно при использовании цельного молока.
На рынке охлажденных десертов наблюдается большое разнообразие типов продуктов, а в определенных случаях для уменьшения количества калорий в сладких кремах возможна замена молока нежирным йогуртом. Молоко также является одним из основных компонентов при приготовлении холодного рисового пудинга, обеспечивая необходимую влажность для набухания рисовых зерен, служит теплоносителем в процессе приготовления и придает продукту характерный вкус и цвет. Сырный пудинг, как следует из названия, включает в себя сыр, однако использование тех или иных разновидностей сыра широко варьируется. Печеный пудинг с сыром может основываться на прессованном твороге или сливочном сыре, или на смеси и того и другого. Сыр используется наряду с другими компонентами — такими, как сахар, крахмал и наполнители (в традиционной рецептуре используется яичный желток, мука и молоко) — для изготовления массы для заполнения кулинарной формы, которая в процессе приготовления превращается в благоухающий сыром пудинг. В другом варианте пудинга используется сыр (творог) кварг, творожок или сливочный крем; также может быть использована комбинация этих сыров (творогов), которая заполняет поверхность или находится внутри бисквита. Сгустители и стабилизаторы необходимы для контроля плотности смеси сыров или различных гидроколлоидов. В качестве загустителей и стабилизаторов могут использоваться крахмалы и альгинаты. Многие охлажденные десерты покрывают взбитыми сливками.
Готовые блюда
Множество готовых блюд содержат молочные компоненты. В блюдах, базирующихся на макаронных изделиях (например, в лазанье), молоко и сливки используют главным образом благодаря способности глобул молочного жира и молочных белков к отбеливанию. Полезен и казеин, который выполняет роль эмульгатора, связывающего добавляемые жиры и масло. Различные сыры (пармезан, чеддер и грюйер) могут использоваться в лазанье в качестве начинки, придавая блюду золотисто-коричневый цвет. В блюдах, основой которых являются тестообразные продукты (пицца или тортилья — плоская мексиканская маисовая лепешка) использование сыра позволяет получить привлекательный вид и запах. В этих случаях важно использовать сыр с подходящими параметрами плавления. Сыр моцарелла является для приготовления пиццы «родным», но в последнее время на рынке можно встретить пиццу, изготовленную с использованием смесей сыров моцарелла и чеддер, а также варианты пиццы с использованием плавленых сыров.
Сыр — важный компонент при производстве отдельных видов «кишей» (quishes) — пирогов с заварным кремом и различной начинкой, в которых он используется для придания изделию цвета, вкуса и текстуры. Кроме того, сыр используется для создания большей привлекательности для потребителя таких продуктов, как картофельная запеканка, в которой улучшается вид и вкус — например, сыр грюйер может входить в рецепт приготовления продукта наряду со сливками и маслом. Мясные блюда также могут включать молочные продукты в качестве ингредиентов — например, баранина по-провансальски может включать в рецептуру сыр чеддер в качестве гарнира, а сливки — для приготовления соуса и расширения вкусовой гаммы. Йогурты или пахта используются для приготовления соусов к национальным или псевдонациональным блюдам — таким, как курица «тикка масалла» или соуса к курице «пасанда», где для достижения специфического вкуса, цвета и блеска используются сливки. В подливах (соусах-пастах) для вкуса и блеска используют сливки и масло, а для отбеливания продукта и эмульгирования жиров используется обезжиренное молоко. С теми же целями молочные продукты используются в супах. В некоторых французских супах (например, в супе из помидоров) для вкуса и блеска применяют сливки и масло, а казеинат натрия — для увеличения вязкости. В супе из спаржи для схожих целей может использоваться обезжиренное сухое молоко и жирные сливки.
Обеспечение качества в процессе производства
Воздействие тепловой обработки на молочные белки
Термостабильность молока подразумевает в основном стабильность белков молочной сыворотки при нагревании. При температурах выше 65 °С, имеющих место несколько секунд, денатурация белков идет очень быстро, а при нагреве до 90 °С и выдерживании в течение 5 мин денатурирует практически весь белок сыворотки. В противоположность белкам сыворотки казеин фактически не денатурирует при повышении температуры. Определение термоустойчивости белков существенно зависит от способа оценки [17], но в целом α-лактоальбумин считается более стабильным, чем (3-лактоглобулин, далее следуют альбумин сыворотки крови, а далее — иммуноглобулины. В процессе температурного распада белков сыворотки β-лактоглобулин необратимо соединяется с к-казеином посредством дисульфидных связей. Этот процесс напоминает процесс ферментирования молока химозином при изготовлении сыра, но позволяет получить намного большую термостабильность белков в таких продуктах, как сухое молоко. Тепловое воздействие на белки молочной сыворотки, превращающее сыворотку в гель, может быть использовано производителями пищевых продуктов для изменения консистенции продуктов и связывания воды с помощью геля молочной сыворотки. На образование геля из молочной сыворотки и качество самого геля влияют многие факторы — это и концентрация белков в сыворотке, и кислотность среды, и концентрация соли, и присутствие жиров [41]. Продукты с высоким содержанием белка сыворотки (до 90%) изготавливаются для использования в качестве пищевых добавок и могут найти применение в изготовлении охлажденных супов и соусов.
Механические повреждения молока и сливок
Качество и функциональность жидкого молока и сливок могут быть ухудшены механическими воздействиями, влияющими на стабильность молочной эмульсии. Уровень дестабилизации эмульсии зависит от множества факторов, включающих усилие сдвига, содержание жира, размер глобул молочного жира и количественное отношение в молоке твердых и жидких жиров. Механическая дестабилизация как следствие перекачки молока по трубопроводам или плохое состояние или конструкция молокопроводов может привести к увеличению количества свободных жиров в сыром молоке, которые очень восприимчивы к гидролизу с помощью липопротеинлипазы [19].
Расщепление белков и липидов, вызванное бактериями
Сырое молоко, хранящееся в холодных условиях, является объектом действия бактериального протеолиза и липолиза (Pseudomonas spp.), а также протеолиза, вызываемого психротрофными спорообразователями (Bacillus cereus, В. circulans и В. mycoides). В процессе пастеризации, которая уничтожает вегетативные микроорганизмы, Bacillus spp. могут остаться жизнеспособными и содействовать началу протеолиза в охлажденных жидких продуктах. Кроме того, хотя процесс пастеризации приводит к денатурации липазы, бактериальная липаза более термоустойчива и может дать начало гидролитическим реакциям и появлению у молока прогорклого вкуса, причиной которого является высвобождение масляной и капроновой кислот. Качество молочных продуктов зависит также и от качества сырого молока, и процессы обработки должны служить надежной гарантией от роста бактерий, вызывающих протеолиз и липолиз. В послепастеризационный период возможно также попадание в продукт вредных микроорганизмов других типов, что может привести к появлению посторонних привкусов и к потере продуктом своих функциональных свойств.
Прогорклость как следствие окисления молочных жиров
Основной причиной прогорклости жидкого молока и молочных продуктов, содержащих жиры, в большинстве случаев является кислород. Одними из первых подвергаются окислению полиненасыщенные жирные кислоты (линолевая и арахидоновая) и кислоты, содержащие фосфолипиды и глицериды [25]. Кислород разрушает метиленовые группы, примыкающие к двойным связям углеродных цепочек, что приводит к образованию гидропероксидов. Эти компоненты очень нестабильны и окисляются дальше свободными радикалами. Солнечный свет и особенно свет флюоресцентных светильников может послужить причиной самоокисления молочных жиров; к такому же результату может привести наличие солей железа и меди. В молочных продуктах с низкой активностью воды уровень окислительных реакций наиболее высок при aw = 0,6, падает при aw = 0,4 и далее снова начинает расти с уменьшением aw [15]. Это может оказаться важным для молочных продуктов, имеющих малую влажность, и, следовательно, низкую активность воды.
Реакция Майяра
Реакция Майяра — это реакция, приводящая к потемнению продукта безучастия ферментов. Это результат взаимодействия между карбонильной и аминогруппой, приводящий к появлению глюкозамина и в конечном итоге — меланоидина. Реакция протекает, когда молоко нагрето до температуры, необходимой для начала реакции между лактозой и аминокислотой — лизином. Результатом этой реакции является потемнение, которое зачастую описывают как «вареный цвет» и ассоциирующееся с сильным вкусом и ароматом.
Вопросы безопасности пищевых продуктов
Несмотря на то что молочные продукты с точки зрения пищевой безопасности характеризуются очень неплохо, основные вопросы медицинской безопасности ассоциируются с болезнетворными и токсикогенными микроорганизмами. Такие микроорганизмы, как Mycobacterium tuberculosis и Coxiella bumetti представляют собой наиболее термоустойчивые вегетативные микроорганизмы, обнаруживаемые в молоке, и оба этих вида относятся к болезнетворным бактериям. В работе [24] показано, что первый из организмов выдерживает нагрев до 65,6 °С в течение 0,20-0,30 мин, а второй — в течение 0,50-0,60 мин. Для сравнения, Listeria monocytogenes — микроорганизм, характерный в основном для незрелых сыров и продуцирующий пищевой токсин, погибает при той же температуре за 1,6-2,0 с. Английское положение по молочной продукции (раздел гигиена) от 1995 г. определяет микробиологические стандарты для цельного коровьего молока, использующегося для дальнейшей переработки. Согласно этому положению количество микроорганизмов в пробе при 30 °С не должно превышать 100 000 кое/мл, а количество соматических клеток не должно превышать 400 000. Вегетативные токси- когенные микроорганизмы в молоке представлены в основном Salmonella spp., Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Campylobacterspp. и патогенными E. Coli. Недавно обнаруженный патоген E. coli 0157 находится в центре внимания из-за его связи с крупным рогатым скотом, однако нельзя сказать, что молоко коров автоматически заражается всеми этими микроорганизмами. Исследование молока, поступившего из Англии и Уэльса в 1995-1996 гг., показало, что из 1674 проб 2% дало положительные результаты на Listeria monocytogenes, 6,7% были положительны на Staphylococcus aureus (один из основных микроорганизмов, вызывающих мастит) и 62% дали положительную реакцию на Escherichia coli, индикатор фекального загрязнения [3].
Другие возможные опасности ассоциируются с химически загрязненным молоком (антибиотиками и другими следами ветеринарных препаратов, моющими средствами, инородными телами природного происхождения, микотоксинами из кормов животных, а также частицами дерева, стекла, металла).
Контроль качества по критическим контрольным точкам (The Hazard Analysis Critical Control Point, HACCP) в настоящее время считается лучшим методом контроля безопасности пищевых продуктов. Эта методика поддерживается Всемирной Организацией Здравоохранения и Международной Комиссией по микробиологическим требованиям к продуктам питания (ICMS). В рамках ЕС весь пищевой бизнес требует выполнения первых пяти (из семи) принципов НАССР [14]. В Великобритании эта Европейская директива, выражена в Положениях о безопасности пищевых продуктов [20]. В [11] ее действие рассматривается применительно к молочной промышленности, тогда как в [30] и [39] приводится детальное описание ее основных применений. В работе [36] НАССР рассматривается в связи с количественной оценкой риска в контроле Listeria monocytogenes. В молочном производстве эта методика может применяться для а) профилактики случайного загрязнения и б) полного исключения или уменьшения риска зараженности. Эффективный животноводческий менеджмент и передовая практика получения и обработки молока помогают снизить общий риск случайного заражения сырого молока, представляющего угрозу здоровью человека. Стандарты на продукцию, хранение и транспортировку цельного молока, заложенные в Национальный план страхования молочных ферм в Великобритании (National Dairy Farm Assurance Scheme) должны неукоснительно соблюдаться. Организации, ответственные за сбор и хранение молока, должны быть защищены от возможности загрязнения или заражения молока при транспортировке, а также должны придерживаться передовых с санитарной точки зрения методов управления и обслуживания молочного транспорта и емкостей. Идеальной для хранения цельного молока является температура, не превышающая в месте хранения 4 °С, однако несмотря на это в Великобритании температура молока в процессе производства может превышать это значение, но только согласно требованиям, установленными различными положениями [2]. Охлаждение молока сразу после процесса дойки позволяет избежать роста мезофильных патогенов и микроорганизмов. Психротрофные микроорганизмы при низких температурах могут сохранить способность к размножению, однако срок хранения цельного молока перед переработкой должен быть ограничен во избежание потерь качества, вызванных протеолизом и липолизом, причиной которых являются биохимически активные виды микроорганизмов (например, Pseudomonas spp.). На молокозаводах цельное молоко перед переработкой хранится в термоизолированных емкостях. В основном молоко на выходе из емкости проходит через грубый фильтр, который служит для очистки молока от посторонних примесей, представляющих потенциальную опасность.
При производстве большинства молочных продуктов ключевое звено контроля за деятельностью патогенных микроорганизмов, которые либо полностью уничтожаются, либо их активность существенно снижается — это пастеризация. Такие болезнетворные организмы, как Mycobacterium tuberculosis и Coxiella bumetti, растительные токсикогенные организмы — Salmonella spp., Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Campylobacter spp., патогены E. coli spp. полностью уничтожаются пастеризацией при 71,7 °С в течении 15 с. Тем не менее спорообразующие бактерии, такие как Clostridium and Bacillus spp., могут остаться жизнеспособными. Так как процесс производства большинства охлажденных молочных продуктов не предусматривает дальнейшей тепловой обработки, чтобы избежать послепастеризационного загрязнения продукта вредными микроорганизмами при работе с большинством продуктов требуется повышенная осторожность.
На молочном производстве должен поддерживаться высокий уровень соблюдения санитарно-гигиенических требований, а обслуживание производства должно проходить так, чтобы исключить возможность загрязнения продукта от частиц растений, контакта с оборудованием и вследствие производственных условий. Санитарные меры практикуются в основном для выполнения существующих санитарных норм и особенно для предотвращения возможного переноса микрофлоры из зоны обработки цельного молока в послепастеризационную зону. Так как некоторые молочные продукты используются как компоненты блюд, которые в дальнейшем будут проходить термообработку в процессе их окончательного приготовления, стандарты и методы, используемые для приготовления ингредиентов, могут сильно отличаться от тех, которые используются для приготовления охлажденных молочных продуктов. И действительно, при производстве таких продуктов, как сухое молоко, чрезвычайно важно избегать послепастеризационного загрязнения продукта [34-36].
Тенденции
Традиционные молочные ингредиенты, используемые в приготовлении охлажденных продуктов, и традиционные молочные продукты в будущем не претерпят серьезных изменений. Более вероятно, что развитие пойдет по пути увеличения количества нетрадиционных потребительских продуктов (молочных десертов, рецептурных охлажденных продуктов — супов, десертов, соусов и готовых блюд), которые позволят более полно использовать функциональность молочных компонентов. Новые технологии обработки и приготовления приведут к появлению новых видов молочных продуктов, разработанных для специфических областей применения и базирующихся на практическом понимании роли молочных продуктов в пищевой системе. Понимание конкурентных преимуществ приведет к тому, что будет расти доля фирм, работающих в секторе охлажденных молочных продуктов и молочных компонентов для них.
Поиск путей для экономического роста, своего рода «Святой Грааль» для всех западных фирм, будет стимулировать «технологическое партнерство» в развитии пищевых технологий. Оно откроет новые возможности, и, следовательно, новые варианты развития отрасли. Объединив потребности и желания потребителей с техническими возможностями производителей, молочные компоненты будут приведены в точное соответствие той или иной специфической пищевой системе, что позволит создавать продукты с особыми свойствами, позволяющими оставить конкурентов далеко позади. Это наблюдается и в настоящее время — производители ингредиентов уже выбирают исходные продукты от нетрадиционных производителей и нетрадиционные пути переработки для составления нетрадиционных блюд и продуктов. Сухую молочную сыворотку получают в ходе различных процессов — например, при изготовлении сыров эмменталь, чеддер или при производстве кислой казеиновой сыворотки. С помощью нее можно получить различные функциональные характеристики для изготовления различных десертов посредством ее смешивания со стабилизаторами и загустителями. Деминерализация сыворотки с помощью различных методов или варьирование баланса минеральных веществ в процессе четко контролируемого процесса деминерализации позволяет получить «желаемую функциональность». Обезжиренное молоко из различных стран позволяет получать различные характеристики, что дает возможность, например, получать масло с широко варьирующимися показателями вкуса и температуры плавления, зависящих от породы коров и страны происхождения.
Для определенного развития инноваций в сфере охлажденных молочных продуктов и молочных компонентов, которые будут использоваться в холодных блюдах, следует ужесточить требования к исходным продуктам и технологиям переработки. Генная инженерия, может, например, обеспечить такие новые возможности, которые даже трудно себе вообразить. Для общества потребления краеугольное значение получила теория прибавочной стоимости, но свободная конкуренция на рынке постоянно размывает ту цену, которую производители продуктов и продавцы способны «добавить» к своим продуктам. Следовательно, новые возможности для получения прибавочной стоимости пищевых продуктов всегда находятся в центре внимания, и генная инженерия может стать «ключом к сундуку с сокровищами» в сфере новых пищевых технологий. В работе [28] отмечается, что увеличение прибыли вполне возможно путем применения биотехнологий. Эта идея перекликается со взглядами Шелтона [48], который предсказывает, что продукты, которые мы будем есть в будущем, будут базироваться на сырье и ингредиентах, разработанных под наш индивидуальный вкус, стиль жизни и медицинские показания. Генная инженерия подсказывает производителям охлажденных продуктов многие возможные пути развития. Например, вживление в геном коровы генов от млекопитающих, которые обычно не используются в молочной промышленности, может дать молоко с необычными функциональными характеристиками, которое может использоваться в молочной промышленности как абсолютно новый компонент. Бактерии, использующиеся для производства ферментированных молочных продуктов, с помощью генной инженерии могут обрести новые свойства, и в результате появится новый продукт — такой, к примеру, как самостабилизирующий- ся йогурт (йогурт, которому не нужны стабилизаторы и загустители, так как они продуцируются в ходе производства самого йогурта) или бактериально витаминизированные молоко и сыры или продукты, которые содержат вакцину, полученную путем бактериального ферментирования. Кроме того, могут открыться возможности распрощаться с коровами навсегда. То, что казалось фантастикой вчера, завтра может оказаться научным фактом. А что вы скажете о генетически измененной Е. Coli для производства отдельных компонентов молока, которые впоследствии могут быть смешаны в необходимых пропорциях для получения определенного продукта или пищевой добавки? Но если такая фантазия превратится в факт, сможем ли мы подобный продукт назвать молочным?
Литература
- ANON, 1995а. What does it mean? // Food Science and Technology Today, 9, 93-100.
- ANON, 1995b. Dairy Products (Hygiene) Regulations 1995, S.I. No. 1086. HMSO, London.
- ANON, 1999, Raw cows’ drinking milk // Health and Hygiene, 20, 115-116.
- BERKZ, 1986. Braverman’s introduction to the biochemistry of foods. — Amsterdam: Elsevier, 1986. — P. 170.
- BODYFELT, F. W., TOBIAS, J. and TROUT, G. М., 1988. Sensory evaluation of dairy products. — New York: Van Nostrand/AVI. — 1988.
- BRENNAN, J. G., BUTTERS, J. R., COWELL, N. D., and LILLEY, A. E., 1990. 3rd edn. Food engineering operations. — London: Elsevier Applied Science. — P. 187-188, 119-121.
- BUCHANAN, R. L. and DOYLE М. P, 1997. Foodborne disease significance of Escherichia coli 0157:H7 and other enterohemorrhagic E. coli // Food Technology, 51, 69-76.
- BYLUND, G., 1995. Dairy processing handbook. — Lund: Tetra Pak Processing Systems AB, 1995.-P. 288.
- CCFRA, 1996. A code of practice for the manufacture of vacuum and modified atmosphere packaged chilled foods, Guideline 11 / Campden and Chorleywood Food Research Association, Chipping Campden, Gloucestershire, 1996. — P. 18.
- CLOAKE, R. R. and ASHTON, T. R., 1982. Cream //Technical guide for the packaging of milk and milk products. — 2nd ed. — Bulletin of the International Dairy Federation, Brussels, No. 143.
- EARLY, R., 1997. Putting HACCP into practice // Intern. J. of Dairy Technology, 50, 7-513.
- EARLY, R., 1998a. Liquid milk and cream // The technology of dairy products / R. Early (ed.). — 2nd ed. — London: Blackie Academic and Professional, 1998. — P. 1-9.
- EARLY, R., 1998b. Milk concentrates and milk powders // The technology of dairy products / R. Early (ed.). — 2nd ed. — London: Blackie Academic and Professional, 1998. — P. 228-300.
- EEC, 1993. Council Directive 93/43/EEC (June 14, 1993) on the hygiene of foodstuffs // Official J. of the European Communities, July 19, 1993, No. L 175/1.
- FELLOWS, P. J., 1997. Food processing technology. — Cambridge: Woodhead, 1997. — P. 66.
- FOX, P. F., 1993. Cheese: an overview // Cheese: chemistry, physics and microbiology / P. F. Fox. — Vol. 1, General aspects. — 2nd edn. — London: Chapman and Hall, 1993. — P. 1-36.
- FOX, P. F. and MCSWEENEY, P. L. H., 1998. Dairy chemistry and biochemistry. — London: Blackie Academic and Professional, 1998. — P. 364.
- FRAZIER, W. C., and WESTHOFF, D. C., 1988. Food microbiology. — 4th ed. — NY: McGraw- Hill,1988. — P. 287-293,367-370.
- HARDING, F., 1995. Impact of raw milk quality on product quality // Milk quality / F. Harding (ed.). — London: Blackie Academic and Professional, 1995. — P. 102-111.
- HMSO, 1995. The Food Safety (General Food Hygiene) Regulations 1995. — London: HMSO, 1995.
- HOULDSWORTH, D .W., 1980. Demineralization of whey by means of ion exchange and electrodyalysis //J. of the Society of Dairy Technology, 33, 45-51.
- IFST, 1990. Guidelines for the handling of chilled foods / Institute of Food Science and Technology. — 2nd ed. — London, 1990. — P. 43-44.
- IFST, 1999. Development and use of microbiological criteria for foods. — London: Institute of Food Science and Technology, 1999. — P. 42, 49.
- JAY, J. M, 1996. Modern food microbiology. — 5th ed. — NY: Chapman and Hall, 1996. — P. 354, 422.
- JENNESS, R. and PATTON, S., 1959. Principles of dairy chemistry. — Huntington: Robert E. Krieger, 1959.-P. 58-60.
- JOHNSON, A. H., 1972. The composition of milk // Fundamentals of dairy chemistry / В. H. Webb, A. H. Johnson and J. A. Alford (eds). —Westport: AVI, 1972. — P. 1-57.
- KIRKPATRICK, K. J. and FENWICK, R. М., 1987 Manufacture and general properties of dairy ingredients // Food Technology, 41, 58-65.
- KUZMINSKI, L. N.. 1999. Food R&D in the 21st Century // Food Technology, 53 (2), p. 122.
- LANER, 1998. Butter and mixed fat spreads // The technology of dairy products /R. Early (ed.). — London: Blackie Academic and Professional, 1998. — P. 158-197.
- LEAPERS, (ed.) 1997. HACCP: a practical guide. — 2nd edn. — Technical Manual No. 38. Campden and Chorleywood Food Research Association, Chipping Campden, Gloucestershire.
- MCDOWALL, F. H., 1953. The buttermaker’s manual, Volume 1 — Wellington: New Zealand University, 1953. — P. 727.
- MAFF, 1995. Manual of Nutrition. — London: Stationery Office, 1995.
- MARSHALL, V. M. and TAMIME, A. Y., 1997. Starter cultures employed in the manufacture of biofermented milks // Intern. J. of Dairy Technology, 50, 35-5041.
- METTLER, A. E., 1989. Pathogens in milk powders — have we learned the lessons? //J. of the Society of Dairy Technology, 42, 48-55.
- METTLER, A. E., 1992. Pathogen control in the manufacture of spray dried powders //J. of the Society of Dairy Technology, 41, 1-2.
- METTLER, A. E., 1992. Present day requirements for effective pathogen control in spray dried milk powder production //J. of the Society of Dairy Technology, 47, 95-107.
- MILLER, A. J., WHITING, R. C. and SMITH, I. L., 1997. Use of risk assessment to reduce Listeriosis incidence // Food Technology, 51, 100-103.
- MORTIMORE, S. and WALLACE, C., 1998. HACCP: A practical approach. — 2nd ed. — London: Chapman and Hall, 1998.
- MUIR, D. D., 1996a. The shelf-life of dairy products: 2. Raw milk and fresh products //J. of the Society of Dairy Technology, 49, 44-48.
- MUIR, D. D., 1996b. The shelf-life of dairy products: 2. Intermediate and long life dairy products //J. of the Society of Dairy Technology, 49, 119-124.
- MULVIHILL, D. M. and KINSELLA, J. E., 1987. Gelation characteristics of whey proteins and ab-lactoglobulin // Food Technology 41, 102-111.
- NURSTEN, H. E., 1997. The flavour of milk and dairy products: I. Milk of different kinds, milk powder, butter and cream // Intern. J. of Dairy Technology, 50, 48-56.
- PAINE, F. A. and PAINE, H. Y., 1992. A handbook of food packaging. — 2nd ed. — Glasgow: Blackie Academic and Professional, 1992. — P. 222-226.
- RICHARDS, E., 1982. Butter and allied products — quality control //J. of the Society of Dairy Technology, 35, pp. 149-153.
- ROTHWELL, I., JACKSON, A. C. and BOLTON, F., 1989. Troubleshooting // Cream processing manual / J. Rothwell (ed.). — Huntingdon: Society of Dairy Technology, 1989. — P. 120— 124.
- SCA, 1997. The specialist cheesemakers’ code of best practice. — Newcastle under Lyme: Specialist Cheesemakers’ Association, 1997.
- SCOTT, R., 1981. Cheesemaking practice. — London: Applied Science, 1981. — P. 28-37.
- SHELTON, E., 1999. A Taste of Tomorrow // The Grocer, 222, pp.42-52.
- SIMON, A., 1956. Cheeses of the world. — London: Faber and Faber, 1956. — P. 74-75.
- STANLEY, G., 1998. Microbiology of fermented milk products //The technology of dairy products / R. Early (ed). — London: Blackie Academic and Professional, 1998. — P. 50-80.
- WILBEY, R. A. and YOUNG, P., 1989. Scalded and clotted cream // Cream processing manual / J. Rothwell (ed.). — 2nd ed. — Huntingdon: Society of Dairy Technology, 1989. — P. 74-82.