Заквашивание

Сывороточными белками обычно называют белки молочной сыворотки.

При удалении казеина из обезжиренного молока каким-либо методом осаждения (таким, как добавление неорганической кислоты) в жидкости остается группа белков, которые и называют белками молочной сыворотки.

До тех пор пока они не будут подвергнуты денатурации нагреванием, они не осаждаются при их изоэлектрических точках. Однако они обычно осаждаются полиэлектролитами, такими как карбоксиметилцеллюлоза. Технически для выделения сывороточных белков часто используют подобные вещества или комбинацию нагревания и регулирования pH.

При нагревании молока некоторые сывороточные белки денатурируют и образуют комплексы с казеином, понижая способность казеина подвергаться воздействию сычужного фермента и присоединять кальций. Сгусток из молока, прошедшего высокотемпературную обработку, не выделяет сыворотку, как это происходит обычно с сырным сгустком, из-за меньшего в этом случае числа связей в виде мостиков внутри молекул казеина и между ними.

Сывороточные белки вообще и α-лактальбумин, в частности, имеют очень высокую питательную ценность. Их аминокислотный состав очень близок к тому, что считается биологическим оптимумом. Производные сывороточных белков широко применяются

в пищевой промышленности.

α-лактальбумин

Этот белок можно считать типичным сывороточным белком. Он присутствует в молоке всех млекопитающих и играет важную роль в синтезе лактозы в вымени.

β-лактоглобулин

Этот белок найден только у копытных животных и является основным компонентом

молока коров.

При нагревании молока выше 60оС начинается его денатурация, в которой реакционная способность серосодержащей аминокислоты β-лактоглобулина играет заметную роль. Сера начинает образовывать связи в виде мостиков между молекулами β-лактоглобулина, между β-лактоглобулином и κ-казеином и между β-лактоглобулином и α-лактальбумином. При высоких температурах во время этого процесса начинают постепенно выделяться такие соединения серы, как сероводород. Эти соединения вызывают появление привкуса

“кипяченого молока”.

Липолизом называют распад жиров на глицерин и свободные жирные кислоты.

Жир, подвергнутый липолизу, обладает прогорклым привкусом и запахом, вызванным присутствием низкомолекулярных жирных кислот (масляной и капроновой).

Липолиз вызывается действием липаз и поддерживается при высоких температурах хранения. Однако липаза не может воздействовать на жир, пока его шарики не будут повреждены со снятием с них защитного слоя. Только после этого липаза сможет атаковать и гидролизовать молекулы жира. При обычной обработке молока для повреждения шариков жира имеется множество возможностей, возникающих, например, при перекачивании, перемешивании и расплескивании молока. Поэтому необходимо избегать чрезмерного перемешивания непастеризованного молока, так как оно может спровоцировать расширение фронта деятельности липазы с высвобождением жирных кислот, вызывающих прогорклый привкус молока. Для предотвращения распада жира под действием липазы она должна быть инактивирована высокотемпературной пастеризацией. Пастеризация полностью разрушает нативные ферменты молока. Бактериальные же ферменты более устойчивы. Даже при высокотемпературной обработке (ВТО) (выдержка при 135–150°С или более в течение нескольких секунд) эти ферменты не подвергаются полному разрушению.

Липаза расщепляет жир на глицерин и свободные жирные кислоты. Избыток этих кислот в молоке или молочных продуктах приводит к появлению прогорклого привкуса. Действие этого фермента, по-видимому, в большинстве случаев является очень слабым, хотя молоко от некоторых коров может обладать сильной липазной активностью. Считается, что количество липазы в молоке увеличивается к концу лактационного периода. Липаза в значительной степени

инактивируется пастеризацией, но для полной ее инактивации требуются более высокие температурные режимы. Липазу продуцируют многие микроорганизмы. Это может вызывать серьезные проблемы, так как этот фермент является термостабильным.

Лактоза является сахаром, находящимся только в молоке, и принадлежит к группе

химических соединений, называемых углеводами.

Углеводы являются наиболее важным источником энергии в нашей пище.

Хлеб и картофель, например, обогащены углеводами и представляют собой питательный резервуар. Углеводы распадаются на соединения, обладающие высокой энергетической ценностью. Данные соединения участвуют в биохимических реакциях, обеспечивая их протекание необходимой энергией. Углеводы также поставляют материал для синтеза некоторых важных химических соединений в организме. Они присутствуют в мышцах

в качестве мышечного гликогена и в печени – в качестве гликогена печени.

Гликоген является примером углевода с очень большой молекулярной массой. Другими примерами подобных углеводов являются крахмал и целлюлоза. Подобные сложные углеводы называются полисахаридами и имеют гигантские молекулы, построенные из молекул глюкозы. В гликогене и крахмале эти молекулы часто разветвлены, в то время как в целлюлозе они существуют в виде прямых и длинных цепей.

Рис. 2.38 показывает схематично некоторые дисахариды, то есть углеводы, состоящие из молекул двух типов сахаров. Молекула сахарозы (называемой ранее тростниковым или свекловичным сахаром) состоит из двух простых сахаров

(моносахаридов) – фруктозы и глюкозы. Лактоза (молочный сахар) является дисахаридом, молекула которого содержит моносахариды глюкозу и галактозу.

Таблица 2.3 показывает, что содержание лактозы в молоке составляет

3,6–5,5%. Рис. 2.39 дает понять, что происходит, когда лактоза подвергается воздействию молочнокислых бактерий. Эти бактерии продуцируют фермент лактозу, который расщепляет молекулы лактозы на глюкозу и галактозу. Данные моносахариды под воздействием ряда ферментов, также вырабатываемых молочнокислыми бактериями, превращаются в молочную кислоту путем сложных промежуточных реакций. Ферменты, участвующие в этих реакциях, действуют в определенном порядке. Расщепление лактозы возможно с образованием других конечных соединений.

Это определяется специфическими особенностями микроорганизмов, участвующих

в процессе ее брожения.

При нагревании и выдерживании молока при высокой температуре оно буреет

и приобретает привкус карамели. Этот процесс называется карамелизацией и является следствием реакции между лактозой и белками, называемой реакцией Майяра (Maillard).

Лактоза является водорастворимой и образует ионно-молекулярный раствор

в молоке. В сыроделии наблюдается большой отход лактозы в сыворотку. Испарение сыворотки при приготовлении сывороточно-альбуминного сыра дополнительно повышает концентрацию лактозы. Лактоза не обладает сладким вкусом, как другие сахара; ее сладость, например, в 30 раз меньше, чем у тростникового сахара.

Кислотность растворов

Когда кислота (например, соляная – НСl) смешивается с водой, она выделяет ионы водорода (протоны) с положительными зарядами (Н+), которые быстро присоединяются к молекулам воды с образованием ионов гидроксония (Н3О+).

Когда основание (оксид или гидроксид металла) вводят в воду, оно образует основной или щелочной раствор. При этом в растворе выделяются гидроксидные (ОН–) ионы.

Раствор, который содержит равные числа гидроксидных ионов и ионов гидроксония, является нейтральным • Раствор, который содержит больше гидроксидных ионов, чем ионов гидроксония, является щелочью (рис. 2.9)

• Раствор, который содержит больше ионов гидроксония, чем гидроксидных ионов, является кислотой (рис. 2.10).

Белки являются существенной частью нашего рациона. Потребляемые нами белки распадаются на более простые соединения в пищеварительной системе и в печени.

Эти соединения транспортируются к клеткам организма, где они используются в качестве строительного материала для собственных белков организма. В огромном большинстве химические реакции, происходящие в организме, регулируются активными белками, называемыми ферментами.

Белки – это гигантские молекулы, состоящие из меньших единиц – аминокислот. Белковая молекула состоит из одной или нескольких цепей с внутренними связями между аминокислотами, расположенными в специфическом порядке. Белковая молекула обычно содержит около 100–200 соединенных аминокислот, хотя известны белки как с большим, так и с меньшим числом аминокислот.

Бактерии являются одноклеточными организмами, размножающимися обычно делением надвое, то есть расщеплением пополам. Самым простым методом классифицирования бактерий является классифицирование по их внешнему виду. Но для того чтобы видеть бактерии, их нужно прежде всего окрасить и затем исследовать под микроскопом приблизительно с 1000-кратным увеличением.

Наиболее распространенный метод окрашивания бактерий был внедрен датским бактериологом Грамом и называется окрашиванием по Граму.

Бактерии делятся на две основные группы в соответствии с характеристиками

их окрашивания этим методом – грамотрицательные при окрашивании их

в красный цвет и грамположительные при окрашивании в синий цвет.

Морфология бактерий

Слово “морфология” состоит из греческих слов “морфо” (форма) и “логия”

(изучение) и потому означает изучение формы (в данном случае бактерий). Предмет морфологии составляют форма, размеры, структура клеток, подвижность (способность к перемещению в жидкости) и образование спор

и капсул.

Форма бактерий

Можно различить три характерных типа формы бактерий: сферическую, палочкообразную и спиральную. Взаимное расположение бактерий относительно друг друга тоже является важной характеристикой для их различения.

Бактерии-диплококки располагаются попарно, стафилококки образуют скопления (по-гречески staphylon означает гроздь винограда), в то время как стрептококки формируют цепочки (по-гречески streptos означает цепь).

См. рис. 4.2.

Палочкообразные бактерии (бациллы) разнообразны по длине и толщине.

Они также образуют цепи. Спиральные бактерии (spirilla) тоже имеют различную длину и толщину, а также переменное число изгибов (см. рис. 4.3).

Размер бактерий

Кокки имеют размеры в интервале 0,4–1,5 мкм (1 мкм = 0,001 мм). Длина бацилл варьируется от 1 до 10 мкм, хотя некоторые их виды могут быть и более крупными, и более мелкими.

Кислотность раствора определяют концентрацией ионов водорода. Однако эта концентрация очень сильно меняется от раствора к раствору. Поэтому для ее обозначения применяют показатель pH. Математически он представляет собой отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации водородных ионов, то есть pH = –log[H+].

Казеин является групповым названием преобладающего класса белков молока. Казеины легко образуют полимеры, содержащие несколько идентичных или разных типов молекул. Благодаря большому количеству в молекуле казеина ионизируемых групп, а также гидрофильных и гидрофобных участков полимерные молекулы, образованные казеинами, являются очень специфичными. Эти полимеры построены из сотен и тысяч отдельных молекул и образуют коллоидный раствор, придающий