автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Использование ренниномезентерина и поверхностно-активного вещества привыработке мелких твердых сыров

ШШ-ШЕРСТВС" СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФВДРЛЦИИ зсшогодркиЯ МОЯОЧНЬЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи ПОНРООСКИя Николай Викторович

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕНШОМЕЗЕНТЕРИНА И ПОВЕРХНОСТНО -АКТИВНОГО ВЩЕСТВА ПРИ ЩРАВОТНЕ МЕЛКИХ ТВЕРДЫХ СЫРОВ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, ' молочных н рыбных продуктов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Вологда - Молочное 1992

Работа выполнена в Орловском коммерческом институте*

Научный руководитель - доктор химических наук,

профессор ЗВЯГИНЦЕВ В.И.

Официальные оппоненты - доктор биологических наук,

профессор Н.А.йЕРЕЩОВ ; кандидат технических наук, доцент Ю.Ю.СОРОКИН

Ведущее предприятие - Производственное объединение

"Орелмолагропром"

Защита диссертации состоится -3/ иг^ОР^д ^д^ г>

ь 14 часов на заседании специализированного совета К 129.02.1 Вологодского молочного института (160901, г.Вологда, рое. Мелочное, Шмядга, 2, В\Ю

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института, Автореферат разослан | ф^Лми^ 1992 г

УченыЯ секретарь специализированного совета, профессор

О.Г.КОТОВА

, Актуальность темы.' В настоящее время возрастает роль теоретических исследований в решении целого ряда практических >адач, стоящих перед различными отраслями народного хозяйства, это относится и к такол отрасли молочной промышленности как :ыроделие.

Планируемый объем производства сира на территории бившего ХС? на период IS90-I995 г.г. должен составить 1,0-1,2 млн.тонн з год, потребность отрасли в молокосвертывавдих препаратах составит при этом, соответственно 270-325 тонн в год. Однако, коли-юство выпускаемых промышленных молокосвертывашцих препаратов !з-за недостатка сычужного фермента ограничивается до 200 тонн

> год, следовательно потребность сыроделия в молокосвертываащих зерментинх препаратах будет удовлетворена лииь на 60-7*$.

Сложное положение,соадываккзеся на рынке мясных продук-'ов, обостряет вопрос использования я сыроделии молокосвертываю-П5х ферментов животного происхохдекия.

Рекомендуемые заменители сичу.юго фермента микробного троисхождения имеет весьма огракнчэннсе применение ввиду их шсокоЯ протеолитической активности; В связи с этим возникает шобходимость поиска методов позволяющих снизить .протеолитическую активность ферментов микробного происхождения и на основании »того уточнить особенности технологии сыров.

На основании литературных данных мокно принять гипотезу

> возмояности применения в сыроделии поверхностных анионактивных ¡еиеств /11АВ/ с целью снижения протеолитической активности моло-госвертывасщего фермента микробного происхождения. Решение дан-юго вопроса позволит устранить проблему дефицита дорогостоящи) сычужного рермента.

Нак подчёркивалось на научно-технической конференции 'Интенсификация производства и повышение качества сыра", пере-;од на ферментную технологию мокно очцтать концептуальным напылением.

Цель и задачи исследований. Це.гь работы заключается в 1азработке технологии твердых сыров с использованием микробного ¡аменителя сычужного фермента ренииномезйитерина Г20Х и ПАВ..

В соответствии с целью диссертации сформированы следующие адачи исследовании:

- изучить влияние концентрации и способа внесения ПАВ на протеолитическую к молокосвертывающув активности ренниномезентерина. Исходя из этого выбрать оптимальный вариант;

- определить специфичность и степень протеолиза субъединиц казеина;- изучить влияние активной кислотности и температуры на свертывающую активность ренниномезерина и ЛАВ;

- изучить влияние опытного препарата на характер накапливаемы; продуктов гидролиза казеина;

- изучить характер созревания сыров, выработанных с применением ренниномезентерина и НАВ;

- рассчитать экономическую эффективность от использования опытного препарата.

Научная новизна основных положении заключается в следующем:

г научно обоснована теория использования ПАВ в качестве ингибиторов* высокой протеолитической активности заменителя сычужного фермента микробного происхождения;

- разработан способ внесения микробной протеазы и ПАЗ в свертываемое молоко и указаны особенности технологии твердых сыров;

- изучена кинетика накопления продуктов гидролиза молочного белка поддействиек ренниномезентерина и ПАВ, а также изменения других физико-химических показателей з процессе созрзвакия сыра, выработанного с использованием указанных препаратов;

- предоставлены данные о качестве сыра, выработанного с испод] зованием ренниномезентерина и ПАЗ.

Практическая значимость. Совокупное?! подученных результатов поззолида обосновать возможность использования ренниномезентерина Г^ОХ и ПАЗ а качестве заменителя сычужного фермента при производстве твердых сыров. Разработана и утверждена технологическая инструкция по производству сыра позеяонского с использованием препаратов ренниномезентерина Г20Х и ПАЗ. Разработанная технология апробирована в экспериментально-технологической лаборатории К1Ю "Углич" и на 2-х сыродельных заводах Орловской области. Экономический составляет 32 руб.ЬО коп. на I тонну готозой продукции.

Апробация работы.Результаты работы по теме диссертации обсуждались на мехсбдьстиоД научно-практической конференции "Актуахь-

ае проблемы торговли и общественного питания з условиях перестойки" /ОрелДУЗД г./, Всесовзная конференция "Химия пищевых ве-зств. Свойства и использование биополимеров в пищевых продук-ах" (.Могилев, 19У0 г.), Всесоюзной конференции "Химические прев-ащения пищевых полимеров "(Калининград,91 г.). Поданная заявка а изобретение прошла предварительную экспертизу и получена прио-итетная справка ж Ь01Ь9Ъ приоритет от 10.LZ.3L).

Публикации. Но результатам исследований опубликовано Ь работ.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, валитического обзора литературы, обоснования выбранного'напраа-зкия работы, экспериментальной части /постановка опытов, методы зследозания, результаты и . обсуждения/,выводов, списка исполь-эванной литературы, включавшего LЬ^) наименований. Основное со-зржание работы изложено на У7 п/рр.^чцах машинописного текста, эдеркит таблиц, 17 рисунков и приложения.

МАТЕРИАЛЫ И Ча'ГОлЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

Для изучения влияния ПАВ на протеолитичвскуи активность гмекителя сычужного фермента микробного происхождения были ис-

эльзоваиы в качестве 11АВ натриевая соль лауроиласпарагиновой зелоты и натриевая соль лауроилглутаминозоЯ кислоты. В'качестве жробного молокосвертывающего препарата применялся ренниноме-

знтерин ¡'¿ОХ. ь качестве контроля использовался .ферментный пре-арат ФП ЙНИИМС.

Постановка эксперимента осуществлялась в соответствии со кемой (.рис.и.

На первом этапе исследовали взаимодействие ренниноиезенто-1на и ПАЬ в казеиновых растворах. В связи с этим определяли их . тияние на молохосвертызапцуп и протеолктнческу» активности, эучали характер накапливаемых продуктов гидролиза казеина.

На втором этапе осуществляли выработку саров с использова-:1ем ренниномезектерйна и ПАЗ, проводили сравнительную харак -эристику химического состаза опытных"и контрольных партий сыра. : следования проводились во Зсесоп'.ном научно-исследовательском «титуте маслодельной и сыродельной яромыаленности в г.Угличе в лаборатории товароведения пищевых продуктов Орловского комического института.

Рис. I Схема про" ,'дения экспериментальных исследований

S

При выполнения экспериментальной части работы применяли стандартные и общепринятые методы определения физико-химических микробиологических показателей используемые з сыроделии. Кроме этого проведены следупцие исследования:

- определение специфической свертываощей и протеолитичес-кой активности ферментных препаратов;

- электрофорез з полиакриламиднои геле;

- фракционирование продуктов гидролиза мрлочного белка нз карбокснметилцеллолоэе (.КЯ-целлвлоза.) я диэтиламиноэтилцеллюлоз'5 ;

- голевая фильтрация продуктов гидролиза молочного белка;

- определение свободных аминокислот;

- определение летучих жирных кислот я монокарбонильных соединений.

Повторность опытов - восьмикратная.

Результаты исследований обрабатывали методой математической статистики и кореляционного анализа с применением вычислительной техники.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РЕННЙНОМЕЗЕНТЕРИНА К ПАВ В КАЗЕИНОВЫХ РАСТВОРАХ

Основным недостатком а сырах, выработанных с участием заменителей фермента микробного происхождения, является наличие нечистого, горького вкуса, обусловленного достаточно сильным протеолитическим воздействием данных препаратов, поэтому било проведено определение, специфического я неспецифического протео • лиза при рН 6,Ь. Указанное значение активной кислотности приблизительно отражает рН натурального молока.

Концентрация ферментных препаратов подбирались таким образом, чтобы обеспечивалось свертывание молока за б минут при 35°С.

Под действием ренниномезентерина образуется гораздо большее количество растворимых в трихлоруксусной.кислоте продуктов распада, что свидетельствует об агакуемости не только - казеина, но и остальных субъединиц казеинового комплекса.

Так как общепринятым критерием пригодности препарата в качестве заменителя реннина является отношение свертывавшей активности к протеолятической АСД , нами определялось значение указанной величины.

Превыиение значения АСДП для ренниномезентерина, по сравнении с сычужным ферментом в несколько раз, подтверждает выводы о неспецифичности протеолитического воздействия данного препарата и его непригодности как полноценного заменителя рэннина.

Как свидетельствуют результату исследований при добавлении ПАВ происходит снижение протеолитического воздействия. Однако, существенных отличий от ко.г<чества вносимых ПАВ и очередности вн§ сения не установлено. Очевидно, ото обусловлено особенностью взаимодействия ПАВ с молекулами белка, т.к. от концентрации ПАВ в реакционной среде их влияние на пространственную структуру белков может значительно изменяться.

Кроне того, были проведены исследования протеологических свойств ре ннкнскезен те рана, связанные с предварительной обработкой фаризата поверхностно-активными веществами до внесения з реакционную среду.

В качэстзе ПАВ использовались натриевая соль лауроиласпара-гкновой кислоты и натриевая соль «ауроидглутакиновой кислоты в количествах 0,05, 0,1, 0,25, 0,5, 1,0 от количества фермента.

Результаты свидетельствуют о том, что предварительная обработка ренниномезентерина поверхностно-активными веществами приводит во всех случаях к подавлению его протеолитической активности, причем, указанный э^ект бил минимальным при использовании ПАВ в количестве 0,05, 0,1 от количества фермента.

При добавлении натриевой соли лауроилглутаминовой,кислоты з количестве 50$ от количества ренниномезентерина достигался наибольший эффект подавления протеолитическс;! активности фермента и при дальнейаем увеличении-концентрации вносимых ПАВ, каких-либо изменений не наблюдалось (.рис.2).

: Отсутствие строгой линзднои зависимости снижения протеолити-ческоД активности от количества вносимых ПАЗ объясняется тем, что поверхностно-активные вецестза взаимодействуют с белками в определенных'соотношениях, оказывая различное воздействие на стру туру и свойства белков.

В то хе время, установлено, что использование ПАЗ в указанных количествах не влияет на продолжительность свертывания молока Как свидетельствуют результаты электрофореза использование поверхностно-активного вэдгства приводит к уменьшению степени гид-рсамэа Л~ м ^ - казеикоз под деистзием ренниномезентерина.

Ь

1. - ренниномезентерин, обработанный /ЙШК

2. - ренниномезентерин, обработанный //аЛГК

Рис. 2. Влияние количества используемых ПАВ на протеолиз казеинового раствора на 120-й минуте.

В гохе время, воздействие ренниномезенгермна при понижении рН среды до 5.5 приводит к образованно меньшего количества продуктов гидролиза нейтрального и слабокислого характера,чем при рН 6,5 и приближается по значение к количеству вышеуказанных продуктов з сыре, выработанном по традиционной технологии с участием промышленного сычужного препарата.

Известно, что'величина рН и температура являются важными факторами, влияющими на ферментативную деятельность препаратов. В связи с этим были проведены соответствующие эксперименты. Влияние рН на свертывающую активность ферментных препаратов представ. лено на рис.3. , ' -

Исходя из того, что группе белков, пептидов и аминокислот могут входить весьма отличающиеся друг от друга по свойствам компоненты, были проведены эксперименты, 'заключающиеся во фракционировании белков, пептидов и аминокислот методами гелевой фильтрации и ионообменной хроматографии.

При огом необходимо отметить, что первая серия эксперимен -тов проводилась при рН 6,5 т.е. величине, приблизительно отражаю-

чей рН молока, идущего на перзработку. В то жа время, уже в сырэ из под пресса и созревающем сыре мы имеем дело с более низкими значениями рН. По этой причине другая серия экспериментов проводилась при рН 5,5.

Судя по скорости выхода остальных белков фракции ренниномэ-зентерин, обработанный ПАВ, способен к образованию наиболее низ-/комолекулярных продуктов гидролиза казеина по сравнению с промышленным §П ЗШШо.

Обращает на себя внимание тог факт, что хотя рН 6,5 происхо дит накопление более низкомолекулярных пептидов, общее же количес продуктов гидролиза казеина с низким молекулярным весом харак -терно для рН 5,5. ото обусловлено более высокой протеолитической активностью ренникомезентерина по сравнению с ферментом Ф11 ЗНИИМи

Судя по времени удерживания отдельных фракций на ДУАУ -целлюлозе, ренниномезентэрин способен образовывать большее количество по сравнению с ферментом ФП ВНлийо, водорастворимых белков и пептидов нейтрального характера. При значении рН 5,5 соствет-сгзующэму рН созрезиего сыра эта зависимость хотя и сохраняется, но выражена несколько меньае.

Правильность данного выэодз подтверждается также результатами ионообменного разделения продуктов гидролиза молочного белка опытным и контрольным ферментами на лМ-целлюлозе.

Изменение рН с 6,5 до 5,5 среды не оказывает какого-либо заметного влияния на изменение основности продуктов гидролиза молочяого белка под дэлстаием препарата ФП 5КШС.

ХО

5,6 ' 5,8 6,0 6.2 6,4 6,6 6,8

рн

Рис.3. Влияние рН на свёртывавцу» активность ферментных препаратов. . '

1 - контроль

2 - опт

1ЖШСШ СОСТАВ СУРОВ,ВЫРАБОТАННЫХ С УЧАСТИЕМ РЕНШ1Н0ЙЕЗЕКТЕРИНА И ПАВ.

С цельв выяснения, насколько все указанные ранее различия в характера распада казеина под действием исследуемых ферментов могут повлиять на качество готовой продукции , нами были проведены опытные и производственные выработки сыра с участием ренниномезен теряна Г20Х и натриевой соли лауроилглутаминовой кислоты.

Свертывающий фермент для опытных партий готовили смешиванием реннинокёзенгерина и натркезой соли лауроилглутаминовой кислоты. Перед внесением в молоко ренниномезектерин Г20Х в количестве 2,5г на 100 л. молока,активностью 100000 усл.од., смешивали с натриевс сольо лауроилглутаминовой кислоты в количестве'1,25 г. на 100 л. молока и растворяли в воде из расчета 3,75г. препарата на 100 мл. воды при температуре 35°С.

Вырабатывали сыр костромской и пошехонский. Выработка проао-дклаоь в соответствии с технологической инструкцией по производству тсэрдих сичукных сыров, утвержденной Госагропромом СССР.

Данные по содержанию хира и сухих веществ в сыворотке после разрез!«! сгустка и постановки зерна, влажности и выходу сира после пре'Ьования практически одинаковы для обоих вариантов и соответствует установленным нормам.

Анализируя изменение содержания лактозы и активной кислотности в процессе созревания контрольных и опытных сыров можно сделать предположение о замедленной развитии молочнокислого брожения £ опытных сырах, однако, уже на 15-е сутки созревания наб-лвдаотся примерное равенство отих значений.

Показатели зрелых опытных сыров по влажности, активной кис -лотности, содержание лира и хлористого натрия не отличались от показателей зрелых сыров, выработанных с участием препарата «П ВНИйМС Сгаб.2).

Различий микробиологических процессов в опытных и контрольных сырах не наблюдалось.

Однако, более гысокое содержание микрофлоры в опытных сырах после прассошшяя способствовало ус;:лен;:ю г.;дрол^оа. казелаа.и ¿ара з оозрезарчеы сыра а направлении накопления продуктов распада, характерных при использовании молочнокислой микрофлоры. Зтлм такае мокко объяснить тот факт, что опытные сыри имели как

Таблица 2

Некоторые показатели зрелых сыров, выработанных о участием ФП ВШКМС и ренниномезентерина.

1 * ! !» « ! Массовая доля

1репараты .'Влажность, ! рН • ! I и р, % ! А/аСЕ ,%

Л ВНЙИМС 41.6 5,15 * 26,8

'енниномезентерин 41,4 5.14 26.6 1.5

правило тэ же органолептичаские оценки, что я контрольные.

При распаде белков в сырах накапливаются пептиды и , свободные аминокислоты, существенно злияшще на вкус готового продукта. •

Таблица 3

Содержание различнчх форм азогосодержадих соединений з сырах после прессования и после 45 суток созревания.

■Ш ВНИИМ0 ! Ренниномезентерин,

после прес-! 45 суток после !45 суток сования! !преесован.!_

ОбвдИ азот, % 3,823 4,021 3,810 4,070

ОбциЛ растворимый азот.% 0,297 0,616 0,286 0,677

Небелковый азот.;5 0,086 0,328 0,068 •0,348

АмиачныИ азот ,0,008 0,173 0,007 0,193

Как следует из данных таблицы 3 содэрканиэ указанных форм азота в опытном образце созревпего сыра несколько превышает эти значения з сырэ, выработанном с применением промыш -ленного фермента. Это происходит вследствие большего протеоли-тического воздействия микробной протеазы и может являться основанием для предположения о более ускоренном созревании

опытных сыров.

Указанные различия азотсодержащих соединений и данные,полученные при фракционировании водорастворимой части сыров, позволяет в определенной мере высказать предположение о возможности регулирования процесса ускорения созревания сыров в зависимости от исходных концентрация микробного протаазного комплекса и ПАВ,

При исследовании аминокислотного состава, обнаружено четырнадцать свободных аминокислот.

Заметные различия между контрольными и опытными вариантами эксперимента в содержании летучих жирных кислот отсутствует. Результаты представлены в таблице

Таблица Ч

Содержание летучих жирных кислот в зрелых оырах.кг %.

Летучие жирные кислоты! ФП вншшс ! Ренниномезентерин

Муравьиная следы следы

Уксусная 29 25.8

Пропионовая следи следы

Масляная М 3.3

Обнаруженные различия в карбонильных соединениях не ухуд -вили качества опытных сыров в сравнена« с контролем.

ВЫВОДЫ

1. Ферментный препарат ренниноиеэентерик Г20Х в сравнении с сычугныи препаратом ВНИИНС обладает близкой специфической свертывавшей активность», однако. «?го протеолитическое воздействие на отдельные оубъединнцы казеиновой мицеллы выражено значительно сильнее.

2. Поверхностные анионактивные векества натриевая соль дауроиласпарагиновой кислоты к натриевая соль лауроилглутаыи-новой кислота способствуй! в различной степени снижении про-теолигической активности ренниномезектерина. Наибольший аффект в данном случае достигается при использовании натриевой соли

лауроилглутаминовой кислота s количестве 50? от массы реннино-мезе'нтерина.

3. Взаимодействие поверхностно-активных веществ с реннино-мезентерином приводит к снияенив степени протеолиза X - и ß -казеина при полном сохранении его молокосвертывавщей активности.

Использование микробных заменителей сычужного фермента совместно с поверхностно-активными веществами позволяет уско -рить процесс созрезания твердых сыров. Общая продолжительность созревания для сыра пошехонского уменьшается с 45 до 35 суток.

5. Выработанный в производственных условиях сыр пошехонский, с использованием рзнниномезенгерина F20X и натриевой соли лауро-илглутаминовой кислоты не имел пороков вкуса и запаха, обуславливаемых высокой степеньв неспецифического протеолитического воздействия ^фср?4Йкта и имел значительно более нежнув и пластич- . нуз консистенции. Но другим органолептическим показателям опытные сыры не отличались от контрольных

6. Вновь подтверждена гипотеза о том, что на все изменения в содержании продуктов распада молочного белка и молочного жира оказывает влияние на оргиюлептические показатели зрелого сыра.

7. Предполагаемая экономическая эффективность от внедрения

в производство ренниномезенгерина Г20Х и натриевой соли лауроилгр лутаминовой кислоты составляет в сравнении с препаратом §П ВШШМС 32 руб.50 коп. на одну тонну сыра.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации:

1. Покровский Н.З., Звягинцев В.й..Жукова 1.П., Влияние цитрусового пектина на степень инактивации ренниномукорина под действием натриевой соли лауроиласпарагината/Химия пищевых ве-аеств. Свойства и использование биополимеров в пищевых продуктах: Маториалы Всесоюзной конференции. - Могилев, 1990. -

С. 205.

2. Звягинцев В.И., Покровский Я.В.,Жукова Л.П., Макаренко S.H j Использование микробных заменителей сычужного фермента в процесса сыроизготовления / Информационный листок $ 132-90. Орловский ЦНТИ. 1990. - 2с.

3. Звягинцев В.И., Покровский Н.В., Макаренко E.H.. Влияние концентрации некоторых поверхностно-активных веществ на протео-

литическую активность рекниномезентерина //.Актуальные проблемы торговли и общественного питания в условиях перестройки: Тезисы докладов межобластной научно-практической конференции.-Орел. I990.-C.6Ö.

Звягинцев В.И., Покровский Н.В., Макаренко E.H. Исполь зованяе белкового гидролиза для ускорения созревания сыров// Химические превращения пищевых полимеров: Материалы Всесоюзной конференции. - Калининград, 1991 г.

Ь. Покровский Н.В., Макаренко E.H., Карпова Т,й., Акимова Т.Н., Туманова A.A. Созревание сыров с использованием заменителей сычукного фермента/ Информационный листок К 143-91 Орловский ДНТй, 1990.-2 с.

ЗаН »¿со Тираж № ОШ Еолупрстот ле//Т