A study of the effect of protein profile on structural and mechanical parameters of dairy biosystems with intermediate moisture content

Abstract

Исследование структурообразования продуктов с промежуточной влажностью является важным элементом повышения качественных характеристик молочных консервов в странах, где данная категория пищевых продуктов широко внедрена в рацион питания населения. Определенную структуру консервированных продуктов, в том числе сгущенного молока с сахаром, обуславливают состав и свойства исходного сырья, технологический процесс производства и условия хранения. На всех этапах производства могут возникать пороки различного происхождения, ухудшающие комплексно показатели готового продукта. Для сгущенных молочных консервов с сахаром нерешенной проблемой является кристаллизация лактозы с образованием кристаллов размером более 15 мкм, детектируемых сенсорно. С начала века технологии производства существенно не изменились, для получения однородной консистенции в сгущенное молоко с сахаром принято вносить «затравку» лактозы. При этом не до конца изучено, как на процесс производства сгущенных молочных консервов будет влиять преобразование соотношения белковых компонентов в биосистеме. Одним из перспективных решений формирования заданных органолептических и физико-химических показателей сгущенных молочных систем, включая этап длительного хранения, является замена части традиционного белкового профиля нативными сывороточными белками, их концентратами или гидролизатами. В статье представлены результаты эксперимента по установлению влияния различных соотношений казеина и сывороточных белков на реологические характеристики сгущенного молока с сахаром в широком интервале рН. Самые высокие показатели динамической вязкости зафиксированы для всех экспериментальных образцов при рН 5,6, что объясняется интенсивным взаимодействием белковых частиц в концентрированных системах и гелеобразованием вследствие физико-химического воздействия. В 1,5-2 раза динамическая вязкость повышалась в системах с традиционным соотношением белковых фракций, где источником сывороточных белков выступали концентрат сывороточного белка и сыворотка подсырная сухая, что объясняется более интенсивным комплексообразованием k-казеина и b-лактоглобулина. Однако при доминировании в образце сывороточных белков из этих же источников наблюдалось снижение динамической вязкости во всем диапазоне рН. При введении в систему трансформированных в денатурирующих условиях сывороточных белков было зафиксировано повышение динамической вязкости в 1,5 раза при рН 5,6 и в 10-12 раз при рН 5,9 и 6,2. Полученные данные подтвердили потенциал детального изучения взаимодействий компонентов системы с целью получения необходимых показателей продукта, стабильных в процессе его хранения. This study of structure formation of products with intermediate moisture is important to improve the quality characteristics of canned milk in countries where this category of food products is widely introduced in the diet of the population. A certain structure of canned products, including sweetened condensed milk, is determined by the composition and properties of raw materials, technological production process and storage conditions. The defects of various origin can arise at all stages of manufacture, worsening indicators of a finished product in complex. Crystallization of lactose with formation of crystals larger than 15 microns by a sensory method is an open issue for canned condensed milk with sugar. Since the beginning of the century, production technology has not changed significantly; lactose «seed» is commonly added to condensed milk with sugar to obtain a homogeneous consistency. Thus, the influence of transformation of ratio of protein components in a biosystem on process of production of canned milk products is not studied up to the end. Replacement of a part of traditional protein profile by native whey proteins, their concentrates or hydrolysates is one of the most perspective solutions for forming of required organoleptic and physico-chemical parameters of condensed milk systems including the stage of long-term storage. The paper presents the results of the investigation of the influence of different ratios of casein and whey proteins on the rheological characteristics of condensed milk with sugar in a wide pH range. The highest values of dynamic viscosity were fixed for all experimental samples at рН 5.6, which can be explained by intensive interaction of protein particles in concentrated systems and gelation due to physical and chemical influence. Dynamic viscosity was 1.5-2 times higher in the systems with the traditional ratio of protein fractions, where whey protein concentrate and whey powder were the source of whey proteins. It can be explained by more intensive complexation of c-casein and b-lactoglobulin. However, a decrease in dynamic viscosity over the entire pH range was observed when whey proteins from the same sources dominated the sample. The introduction of whey proteins transformed under denaturing conditions recorded a 1.5-fold increase in dynamic viscosity at pH 5.6 and a 10-12-fold increase at pH 5.9 and 6.2. The obtained data confirmed the potential of a detailed investigation of the interactions of the system components in order to obtain the necessary product parameters stable during storage.