Способ определения зрелости твердых сычужных сыров

Изобретение предназначено для использования в пищевой и молочной промышленности при производстве сыров. Способ предусматривает качественный и количественный электрофоретический анализ продуктов распада (протеолиза) казеиновых фракций в сырах. Зрелость сыров определяют по степени протеолиза αs₁-, β-, к-казеинов, выраженной в процентах как отношение массы их вновь образованных компонентов к общей массе соответствующей фракции казеина. Этот показатель имеет строго определенную величину у каждого вида сыра при наступлении его зрелости. Изобретение обеспечивает повышение точности и достоверности определения зрелости сыров. 2 табл., 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение, и преимущественная область применения

Предлагаемое изобретение относится к области пищевой промышленности, преимущественно к молочной промышленности, в частности к производству сыров, область применения - сыроделие.

Характеристика аналогов изобретения

Созревание сыра - очень сложный процесс. При этом формируются важные органолептические свойства сыра, его вкус, запах, консистенция теста и рисунок. При созревании сыра главная роль принадлежит белкам, точнее казеинам, поскольку они обеспечивают саму возможность получения продукта, являются главным компонентом сыра и создают присущие этому виду продукта свойства. Поэтому большинство используемых методов определения зрелости сыра основаны на выявлении веществ, образующихся при распаде (протеолизе) белков. Существует метод определения зрелости сыра по его буферным свойствам (Шилович М.К., Цит Горбатова К.К., 2004). Он основан на том, что продукты распада белков, а также лактозы, изменяют отношения между кислыми и основными соединениями в сыре, что сказывается в первую очередь на буферной емкости сырной массы. По мере накопления продуктов распада белков, большинство которых имеет амфотерные свойства, буферная емкость сырной массы возрастает. Величина буферной емкости сыра выражается в градусах зрелости, которые определяются по количеству щелочи, необходимой для титрования водной вытяжки 100 г сыра.

Степень зрелости сыра определяется также по количеству растворимых азотосодержащих соединений, образующихся в результате распада белков (Чеботарев А.И., 1959). Сумму растворимых азотистых веществ составляют небелковые азотистые вещества, остающиеся в фильтрате после осаждения растворимых белков трихлоруксусной кислотой. По этому методу степень зрелости сыра выражается в процентах в виде отношения растворимого азота к общему азоту. Зрелость твердых сыров достигается при величине данного показателя 25-30%.

Однако, как считают Твердохлеб Г.В. и др. (1991), степень зрелости устанавливается главным образом органолептически, т.е. когда сыр приобретает определенный вкус и запах, консистенцию, рисунок согласно стандартным требованиям.

Таким образом, в стране нет еще единой системы оценки степени зрелости сыра.

Характеристика прототипа, выбранного заявителем

Прототипом изобретения является способ определения зрелости сыра по скорости протеолиза β-казеина, т.е. по накоплению продуктов его распада γ₁-, γ₂- и γ₃-казеинов (Gaiaschi A., Beretta В. et al., 2001). При этом показателем зрелости сыров является массовая доля γ₁-, γ₂- и γ₃-казеинов, выраженная в процентах, в отношении к общему количеству β-казеина.

Установлено, что расщепление β-казеина с образованием γ₁-, γ₂- и γ₃-казеинов и фосфопептидов происходит под действием нативного фермента молока плазмина. Необходимыми условиями для работы плазмина являются производство сыра из сырого молока, кислотность молочной смеси не выше рН 6,0 и низкая концентрация (2% и ниже) в сырной массе внесенного хлорида натрия.

Критика прототипа

Способ, предложенный прототипом, используется в основном для определения зрелости сыров, выработанных из сырого молока. В нашей стране почти все виды твердых сычужных сыров вырабатываются из пастеризованного молока, поэтому для них этот метод неприемлем, так как при пастеризации молока у нативного фермента молока плазмина, расщепляющего β-казеин, активность снижается. Кроме того, согласно нашим данным (Хаертдинов Р.А. и др., 2004) β-казеин относится к тем белкам молока, которые являются наиболее устойчивыми к ферментативному расщеплению. В зрелом сыре у β-казеина более 90% белка остается не затронутым ферментами. Также установлено, что при созревании сыра с γ-казеином каких-либо качественных изменений с образованием дополнительных γ₁-, γ₂- и γ₃-фракций не происходит, изменения носят лишь количественный характер.

Технический результат и решаемая задача

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности и достоверности определения зрелости сыров путем предложения более совершенного показателя, характеризующего основной процесс, протекающий при созревании сыров - распад (протеолиз) казеиновых фракций.

Сущность изобретения и его отличительные (от прототипа) признаки

Технический результат достигается путем проведения качественного и количественного анализа белков зрелого сыра, используя метод электрофореза в полиакриламидном геле по методике, разработанной Р.А.Хаертдиновым (1989; 1999). Качественный анализ предусматривает выявление и идентификацию белковых фракций в сырах. При электрофорезе белков разных видов зрелого сыра выявляются 14 фракций казеина, из них 5 являются вновь образованными и отсутствуют в цельном молоке (см. чертеж). Из новых фракций наибольший интерес представляют , , κ₁- и κ₃-фракции: первая является продуктом протеолиза αs₁-казеина, вторая - β-казеина, третья и четвертая - κ-казеина. Новые дочерние фракции появляются на стадии формования сыра, и в дальнейшем их концентрация в сыре неуклонно возрастает, а истинных фракций, напротив, снижается, что характеризует процесс созревания сыра (табл.1). Процесс распада наиболее глубоким является у главного белка - αs₁-казеина.

Так, у этого белка на стадии посолки соотношение между истинной и дочерней фракциями составило 0,619:0,189 г (24,76:7,56%), а к концу срока зрелости - 0,310:0,355 г (12,40:14,20%), т.е. при созревании сыра в сравнении с цельным молоком более 60% αs₁-казеина подвергалось распаду. Примерно с такой же интенсивностью происходил распад κ-казеина, который сохранил лишь менее чем 50% белка в первоначальном состоянии (κ₂). Остальная часть подвергалась распаду в виде двух подфракций (κ₁ и κ₃), содержание которых было равно 0,051…0,066 г (2,04…2,64% от общего белка). Более устойчивым к ферментативному расщеплению оказался β-казеин. У этой фракции в зрелом сыре более 90% белка оставалось не затронутым ферментами. Установлено, что степень распада этих белков при созревании сыров оказывается строго индивидуальной для каждого вида сыра. Зрелость сыров определяется по глубине распада главных казеиновых αs₁-, β-, κ-фракций, т.е. чем больше возраст (зрелость) сыров, тем больше в них доля продуктов распада этих белков - соответственно , , κ₁-, κ₃-фракций. Концентрация этих фракций в сырах имеет тесную связь с выраженностью вкуса, запаха, консистенции и рисунка продукта. Следовательно, суть предлагаемого способа определения зрелости сыров заключается в том, что зрелость каждого вида сыра устанавливается по степени протеолиза αs₁-, β-, κ-казеинов, которая показывает глубину распада этих белков и выражается в процентах в виде отношения массы вновь образованных фракций к общему белку.

Предлагаемый способ испытан на 5 видах сыра: российский, голландский, пошехонский, витязь и фаворит, произведенных в Казанском молочном комбинате на автоматизированной линии австрийской фирмы «Bertch». Для электрофореза белков использовали навески зрелых сыров с массой чистого белка 2,5 г. Количество белка во фракциях определяли в граммах после электрофореза путем денситометрирования полученных фореграмм (см. чертеж) на микрофотометре ИФО-451.

Исследованиями установлено, что каждый вид сыра характерные для него основные органолептические свойства: вкус, запах, консистенцию, рисунок приобретает при достижении определенной глубины распада казеиновых αs₁-, β-, κ-фракций.

Образцы сыров

На чертеже - Фореграмма белков в сырах после электрофореза в 7,5%-ном полиакриламидном геле, рН 8,9. Справа по вертикали указаны белковые фракции сыра: 1 - F; 2 - αs'; 3 - αs"; 4 - αs₀, 5 - ; 6 - 7 - ; 8 - ; 9 - β; 10 - κ₁; 11 - κ₂; 12 - κ₃; 13 - γ; 14 - s-казеины. По горизонтали образцы разных видов сыра: 1-3 - голландский; 4-6 - фаворит; 7-8 - витязь; 10 - российский; 12-13 - пошехонский; 9 - стандартный образец - казеин по Гаммерстену в концентрации 2,5 г сухого казеина в 100 мл раствора.

Оказалось, что зрелость одних видов (российский и витязь) наступает при более глубоком распаде αs₁-казеина и меньшей степени β-, κ-казеинов, а других (голландский и фаворит) - напротив. Так, зрелые сыры «Российский» и «Витязь» имели отношения истинных и дочерних фракций по αs₁-казеину - 12,4…12,9:14,2…15,4%; β-казеину - 25,6…27,0:3,5…4,0%; κ - казеину (κ₂:κ₁, κ₃) - 3,6…4,3:2,0…3,2%; «Голландский» и «Фаворит» соответственно 24,9…25,4:8,0…10,9%; 18,0…22,0:4,8…5,1%; 1,8…2,8:2,1…2,3% (табл.2). Сыр «Пошехонский» занимал по этим показателям промежуточное положение между вышеуказанными сырами.

Для определения зрелости каждого вида сыра согласно предлагаемому способу вычисляли степень протеолиза (СП) αs₁-, β-, κ-казеинов. Экспериментально установлено, что наилучшее качество и зрелость сыр приобретает при следующих показателях степени протеолиза:

«Российский»:

Следовательно, зрелость сыра "Российский" наступает при степени протеолиза (СП) 53; 13; 52%.

«Витязь»:

СП «Витязь» = 54; 12; 63%.

"Голландский":

СП «Голландский» = 30; 22; 61%.

«Фаворит»:

СП «Фаворит» = 24; 18; 70%.

"Пошехонский":

СП «Пошехонский» = 45; 19; 53%.

Таким образом, зрелость сыров наступает при определенной глубине распада казеиновых фракций, и каждый вид сыра имеет свои особенности созревания, которые определяются степенью протеолиза белков. Этот показатель строго индивидуален для каждого вида сыра и позволяет с высокой точностью и достоверностью определить зрелость сыра, так как включает в себя параметры наиболее важного процесса при созревании сыров - распада (протеолиза) белков.

Способ определения зрелости твердых сычужных сыров, включающий качественный и количественный электрофоретический анализ продуктов распада (протеолиза) казеиновых фракций в сырах, отличающийся тем, что зрелость каждого сыра определяют по степени протеолиза αs₁-, β-, и κ-фракций казеина, для чего проводят электрофорез в полиакриламидном геле, вычисляют степень протеолиза αs₁-, β-, и κ-казеинов по процентному отношению массы их вновь образованных дочерних фракций: , , κ₁ и κ₃ к общей массе соответствующей фракции казеина, которое имеет строго индивидуальную величину у каждого вида сыра при наступлении его зрелости.