Биотехнологические процессы при производстве кисломолочных продуктов. Факторы, влияющие на эффективность биохимических процессов

1) Биотехнологические процессы при производстве кисломолочных продуктов.

При получении кисломолочных продуктов протекают следующие основные биохимические процессы: молочнокислое и спиртовое брожение молочного сахара, коагуляция казеина и гелеобразование; в результате этих процессов формируются консистенция, вкус и запах готовых продуктов.

Основными биохимическими и физико-химическими процессами, протекающими при производстве кисломолочных напитков и сметаны, является молочнокислое брожение. Сущность молочнокислого брожения состоит в том, что молочный сахар под действием ферментов микроорганизмов сбраживается до молочной кислоты, происходит коагуляция казеина и образование сгустка.

В результате развития молочнокислых бактерий выделяется фермент лактаза, который расщепляет дисахарид лактозы (молочный сахар) на две монозы — глюкозу и галактозу:

При ферментативных превращениях из глюкозы и галактозы образуется по две молекулы пировиноградной кислоты:

На второй стадии молочнокислого брожения пировиноградная кислота восстанавливается до молочной кислоты с участием фермента лакто-дегидразы:

Таким образом из одной молекулы молочного сахара образуется четыре молекулы молочной кислоты:

При спиртовом брожении, протекающем при участии молочных дрожжей, молочный сахар сбраживается до пировиноградной кислоты, этилового спирта и углекислого газа. Пировиноградная кислота под действием фермента карбоксилазы, находящейся в клетках дрожжей и ароматообразующих молочнокислых бактерий, расщепляется на уксусный альдегид и углекислый газ:

Далее уксусный альдегид восстанавливается до этилового спирта:

Одновременно при молочнокислом и спиртовом брожении протекают побочные процессы с образованием летучих кислот, углекислого газа, эфиров и других соединений, которые участвуют в формировании вкуса и запаха продукта.

При молочнокислом брожении, образовавшаяся молочная кислота воздействует на основной белок молока — казеин, который находится в молоке в виде казеин-кальциевой соли. При этом молочная кислота отнимает от казеин-кальциевой соли кальций, в результате чего образуется нерастворимая казеиновая кислота (сгусток) и молочнокислый кальций:

Таким образом, при отнятии кальция от казеин-кальциевой соли происходит коагуляция казеина и образование геля. Образование (геля) сгустка объясняется тем, что молочная кислота повышает концентрацию водородных ионов (рН), что приводит к изменению (понижению) электрических зарядов частиц казеина и уменьшает противодействие к столкновению между отдельными частицами.

При достижении концентрации водородных ионов соответствующей изоэлектрической точки казеина (рН = 4,7) количество положительных и отрицательных зарядов на поверхности казеина становится равным, а частицы казеина электронейтральными.

При отсутствии заряда каждое столкновение частиц казеина ведет к агрегации (объединению). Укрупненные частицы при спокойном состоянии образуют сначала нити казеина, а потом сетку-сгусток. При повышении кислотности и температуры образуется более плотный сгусток, что может привести к нежелательному явлению при производстве кисломолочных напитков — синерезису самопроизвольному отделению сыворотки от сгустка.

2) Факторы, влияющие на эффективность биохимических процессов.

А) Состав и свойство исходного сырья

Б)Состав закваски

В) Тепловая обработка молока (влияет на скорость образования сгустка, его структурно-механические свойства – прочность, вязкость; синерезис). С повышением t пастеризации увеличивается прочность кислотного или кислотно-сычужного сгустка. При повышении t с 75 до 92 снижается интенсивность отделения сыворотки от сгустка, это  объясняется повышением содержания в сгустке денатурированных сыворот-х белков, которые увеличивают жесткость простран-ой структуры и ВУС казеина (влагоустойчивые свойства)

Г) Режим гомогенизации – повышается дисперсность жировых шариков

Д) Способы коагуляции белка

Е) Продолжительность и t сквашивания молока

3) Общие направления развития микрофлоры при производстве кисломолочных продуктов

1)  Пастеризация молока при производстве  КМ продуктов при более высоких t и более дольшей выдержки (85-87 ^оС, 3-5 мин; 92-93 ^оС 2-3 с)

2)  Основная микрофлора ведущая процесс сквашивания вносится с закваской, но микрофлора паст-го молока и попадает с оборудования, развившаяся также в процессе сквашивания

3)  Размножение незаквасочной микрофлоры, происходящей одновременно с развитием микрофлоры закваски

4)  Интенсивность всей микрофлоры КМ продуктов и конечное соотношение