Материал: Биохимические процессы, происходящие при обработке молока и выработке мороженого и сыра

8. Факторы, вызывающие перекисную деструкцию липидов. Биогенные и синтетические антиоксиданты в практике животноводства

Под действием кислорода воздуха жиры окисляются, причем даже на ранних стадиях окисления это приводит к снижению пищевой ценности, а в дальнейшем к их порче (появление неприятных запаха и вкуса, иногда изменение цвета и консистенции жира). В отличие от окисления химическими реагентами (азотная кислота, марганцовокислый калий и т.п.) окисление жиров и других органических веществ кислородом воздуха часто называют самоокислением, хотя для краткости обычно говорят об окислении.

Присутствие перекисей установлено даже в свежевыработанных жирах, так как их окисление начинается уже в процессе технологической переработки: при подготовке жира-сырца к выплавке, во время выплавки и последующих операций. В связи с этим большое влияние на образование и накопление перекисей оказывает способ производства жиров. Перекисные числа жира, вытопленного в открытом котле, находятся в пределах 0,013-0,035, а выплавленного на центробежной машине - 0.000-0,025% йода.

Чем меньше энергия активации Е, тем легче протекает реакция между двумя реагирующими химическими соединениями. В реакции двух молекулярных соединений энергия активации составляет обычно более 100 кДж/моль. В случае реакции свободного радикала с молекулой энергия активации очень невелика или равна нулю, т.е. Е лежит в пределах 0-40 кДж/моль.

Устойчивость жиров к окислению не только в исследовательских, но и практических целях принято характеризовать длиной индукционного периода, т. е. отрезка времени, в течение которого резко выраженных изменений в них не наблюдается. В начале индукционного периода не обнаруживаются продукты окисления, доступные химическому определению. Позже обнаруживаются перекиси и при достаточном их накоплении окисление начинает развиваться с возрастающей скоростью. Индукционный период заканчивается, а кривая накопления перекисей резко поднимается.

Наличие следов металлов способствует порче животных жиров, называемой осаливанием. В практике осаливание наблюдается, например, при чрезмерно интенсивной механической обработке жиров в металлической аппаратуре или при длительном хранении в металлической таре. Осаливание протекает без значительного накопления перекисей. Основными продуктами окисления в этом случае являются оксикислоты, но возможно присутствие продуктов полимеризации и следов специфических карбонильных соединений.

Каталитическая активность металлов переменной валентности значительно повышается, если они связаны с некоторыми специфическими органическими соединениями, и особенно с белками. Пигменты мяса и крови - миоглобин и гемоглобин, а также их производные являются сильными катализаторами окисления липидов. Это, в частности, подтверждается ускорением окисления линолеата в присутствии экстрактов мышечной ткани свиней. Гемоглобины разных животных незначительно отличаются по каталитическому действию на процесс окисления линолеата. Понижение температуры лишь в умеренной степени способствует уменьшению скорости окисления, катализированного пигментами мяса и крови.

Ускорение реакции окисления жира в присутствии пигментов мяса зависит от прямой реакции гидроперекисей жирных кислот с гемовыми пигментами, которые катализируют эту реакцию. Реакция протекает с образованием свободных радикалов по схеме:

Окисление жира колбасных изделий ускоряется в присутствии поваренной соли и нитрита. Влияние хлористого натрия на ускорение окисления жиров не имеет еще исчерпывающего объяснения, но известно, что присутствие в поваренной соли небольших количеств железа приводит к быстрой порче жиров,

Задержка сырья перед обработкой, высокая температура, присутствие атмосферного кислорода, контакт с металлическим оборудованием, длительная обработка, влияние света в процессе выработки жиров, а также неправильные условия хранения готового продукта способствуют появлению и нарастанию перекисей.

Между величиной перекисного числа и органолептической оценкой качества жиров и жирсодержащих продуктов существует определенная зависимость, так как параллельно с накоплением перекисей в них появляются и накапливаются вещества, придающие жиру прогорклый запах и вкус.

Доказано вредное действие окисленных жиров на животный организм. Например, скармливание цыплятам небольших количеств окисленного животного жира приводит к задержке роста и полового развития. Из неомыляемой фракции окисленного говяжьего жира выделены вещества, вызывающие при содержании их в пище в количестве 10^-5-10-⁶% заболевания цыплят (асцит, гидроперикард, эдема).

Вредное действие на организм окисленных жиров может быть обусловлено или прямым их токсическим действием, или разрушением ими жизненно необходимых составных частей пищи вследствие окисления.

Таким образом, нет сомнений в необходимости предотвращения процессов окисления. Реакцию окисления, как и любую цепную реакцию, можно затормозить, добавляя ингибиторы (вещества, угнетающие процесс); в данном случае ингибиторы окисления, или антиокислители.

Антиоксиданты (от греч. anti- приставка, означающая противодействие, и oxys-кислый).

Синтетические и природные антиоксиданты нашли применение в кардиологии, в онкологии, в лечении нейродегенеративных и многих других заболеваний. Их используют в сельском хозяйстве как стимуляторы роста растений и средства для профилактики и лечения заболеваний у животных и птиц.

Молекулы ингибиторов обладают ослабленной связью In-Н, энергия которой составляет 250-290 кДж/моль. Энергия связи Р-Н окисляющегося субстрата значительно выше (335-234 кДж/моль), вследствие чего свободные радикалы, ведущие цепь окисления, реагируют преимущественно с молекулами ингибитора, а не с молекулами субстрата.

Реакцию торможения можно записать следующим образом-

InH+RO₂ (или R)→RO₂H (иди RH) + In

где In - неактивный радикал ингибитора.

Радикал In, обладая очень малой активностью, не способен к продолжению цепи и гибнет, вступая в реакцию рекомбинации с другими, такими же малоактивными свободными радикалами:

In+In→In-In,

где In - In - стабильный продукт.

При этом на каждый акт обрыва цепей расходуется одна молекула антиокислителя и, следовательно, концентрация его в ходе процесса окисления непрерывно снижается. После того как будет израсходован весь ингибитор, цепной процесс возобновится и будет развиваться почти с той же скоростью, как и до внесения ингибитора.

Возможна и другая реакция гибели малоактивного свободного радикала In в случае его возникновения из веществ фенольной природы. При большой концентрации в системе свободных радикалов RO₂ или R₂ становится возможным взаимодействие их с малоактивными свободными радикалами ингибитора:

In+RO₂ (или R)→InRО₂ (или InR).

Из цепной теории торможения процессов окисления видно, что вводить ингибиторы следует на возможно более ранней стадии технологического процесса изготовления жира, когда в системе свободных радикалов еще немного. Некоторые антиокислители способны тормозить процесс и на довольно глубоких стадиях окисления, но они быстро расходуются и поэтому их действие кратковременно.

Цепную реакцию окисления можно затормозить не только увеличив обрыв цепей, как это имеет место в случае фенольных и некоторых других антиокислителей, но и уменьшив скорость образования свободных радикалов по реакции вырожденного разветвления. Введение в окисляющуюся систему веществ (например, некоторых тиосоединений), взаимодействующих с гидроперекисью без образования свободных радикалов, дает возможность уменьшить скорость реакции окисления.

Сернистые соединения значительно менее активны в торможении процессов окисления, чем, например, ингибиторы типа алкилфенолов. Однако после добавления в окисляющуюся систему вместе с фенольным антиокислителем они значительно повышают эффективность его действия. При этом индукционный период оказывается больше, чем сумма индукционных периодов, обусловленная каждым веществом порознь. Такое неаддитивное ингибирующее действие совместной добавки двух (или более веществ) получило название синергизма.

Синергистами в процессах ингибированного окисления принято называть вещества, которые сами или совсем не обладают антиокислительным действием, или являются слабыми антиокислителями, но увеличивают эффективность действия других ингибиторов К синергнетам относят некоторые тиосоединения, фосфатиды, органические и неорганические кислоты, аминокислоты, полифосфаты и др.

Перечисленные группы веществ настолько разнообразны с химической точки зрения, что нельзя предположить существования общего для них механизма синергетического действия. Одно считается несомненным, что в случаях синергизма каждый из двух компонентов по-разному участвует в процессе ингибирования окисления. Исключение составляют случаи синергизма двух соединений одной и той же природы, например, алкилфенолов. Здесь трудно предположить, чтобы торможение процесса окисления происходило по разным механизмам для каждого соединения.

Для некоторых синергистов считается правдоподобным представление о механизме их действия как доноров водорода, что приводит к восстановлению первоначальной формы антиокислителей. Например, обратимое превращение хинона в гидрохинон создает возможность, при которой одна и та же молекула ингибитора обрывает несколько цепей. Этим механизмом процесса и объясняется резкое повышение эффективности действия ингибитора. Аскорбиновая кислота и ее жирнокислотные моноэфиры легко окисляются и восстанавливаются.

Благодаря способности отдавать атомы водорода эти соединения могут регенерировать окислившиеся фенольные антиокислители. Одновременно аскорбиновая кислота является дезактиватором металлов, образуя нейтральные однометаллические соли за счет одного из енольных атомов водорода. Дезактиваторы применяют в тех случаях, когда в процессе окисления окисляющаяся система находится в контакте с металлической поверхностью, и, коррозируя ее, образует солевые катализаторы из металлов переменной валентности.

Сильным дезактиватором металлов является лимонная кислота, которая образует с ионами металлов комплексные соединения, способные связывать содержащиеся в жирах следы железа и выводить их из реакции. Полиоксисоединения - сорбит, сахара и их производные- также обладают способностью связывать металлы.

Благодаря явлению синергизма появилась возможность повышения антиокислительной эффективности ряда веществ и, кроме того, уменьшения их концентрации в окисляющейся системе. Использование добавок, дезактивирующих следы металлов переменной валентности, во многих случаях попадающих в продукт в процессе его технологического изготовления, усиливает торможение процесса окисления.

Таким образом, изучение механизма и химизма процессов окисления и их торможения позволило прийти к практическому применению отдельных антиокислителей и эффективных антиокислительных составов для повышения сроков хранения жиров, а в некоторых случаях и жирсодержащих продуктов.

Для удлинения сроков хранения пищевых и технических жиров, а также пищевых продуктов, содержащих жиры, применяют индивидуальные антиокислители, смеси антиокислителей, а также композиции одного или нескольких антиокислителей с различными синергистами и дезактиваторами металлов.

В России для торможения процессов окисления в животных топленых пищевых жирах разрешено применение бутилоксианизола (смесь двух изомеров) и бутилокситолуола в концентрации до 0,02%; в сухом молоке - додецилгаллата в концентраций до 0,01%, который может быть разрешен и для животных жиров.

9. Сыропригодность молока

Требования сыропригодности молока указаны в ГОСТ Р 52054-2003 «Молоко натуральное коровье - сырьё».

Показатели сыропригодности <http://xn----8sbedlakhe2axia9aoh6n.xn--p1ai/syroprigodnosti/20-pokazateli-syroprigodnosti.html>

Решающим фактором в производстве сыров является качество молока.

Качество сырья оценивается химическими, физико-химическими, биохимическими и микробиологическими показателями, а также зависит от условий получения и первичной обработки. Комплекс этих показателей определяет сыропригодность молока.

Коровье молоко должно быть чистым, без посторонних, не свойственных свежему молоку привкусов и запахов.

Молоко для сыроделия считается сыропригодным, если оно имеет оптимальное содержание белков, жира, СОМО, кальция, образует под действием сычужного фермента плотный сгусток, хорошо отделяющий сыворотку, и является благоприятной средой для развития молочнокислых бактерий.

К химическим показателям, характеризующим сыропригодность, относят состав молока: белки, минеральный состав.

Для сыроделия наиболее пригодно молоко с высоким содержанием белков: не ниже 3,1%, в том числе казеина не менее 2,6%; СОМО должно быть не менее 8,4%. При этом в молоке должно быть оптимальное соотношение: между жиром и белком - 1,1-1,25, между белком и СОМО - 0,35-0,45.

Факторы, влияющие на сыропригодность

Фальсификация молока. Любые виды фальсификации молока нарушают естественное соотношение между составными частями молока, изменяют его физико-химические свойства.

Например, при добавлении в молоко соды или аммиака происходит нейтрализация молочной кислоты, в результате чего наблюдается быстрое размножение микрофлоры, в том числе гнилостной, и такое молоко быстро портится.

Содержание жира, белков, сухого остатка, СОМО. Молоко плохо свертывается сычужным ферментом, получается дряблый сгусток, снижается выход сыра.

Ингибирующие вещества. Ингибиторы, обусловливающие естественную бактерицидность молока, при нагревании разрушаются. Однако поскольку практически все молоко, идущее на производство сыра, у нас в республике подвергается термической обработке, ингибирующие вещества существенного влияния на сыропригодность не оказывают.

Требования к молоку, заготовляемому для производства сыра, контроль качества <http://xn----8sbedlakhe2axia9aoh6n.xn--p1ai/syroprigodnosti/22-trebovaniya-k-moloku-zagotovlyaemomu-dlya-proizvodstva-syra-kontrol-kachestva.html>

Согласно данным А.В. Гудкова и А.Г. Титова наиболее важным для оценки сыропригодности сырого молока является показатель наличия ингибирующих веществ, затем в порядке снижения идут класс по пробе на редуктазу, температуре, количество спор мезофильных анаэробных бактерий, класс по сычужно-бродильной пробе, титруемая кислотность, количество психротрофных бактерий, анормального молока, колиформных бактерий, общее количество мезофильных микроорганизмов, класс по пробе на брожение и группа чистоты.

Приемка, контроль качества и сортировка молока. К приемке" допускается молоко, доставляемое в опломбированном виде в транспортных средствах, имеющих санитарный паспорт.

Приемка молока включает следующие операции: проверку сопроводительных документов, осмотр тары, органолептическую оценку молока, определение температуры, отбор проб на анализы для оценки качества молока, анализы, сортировку молока, оформление необходимой документации.