Влияние эмульгирующих солей на физико-химические свойства плавленого сыра из Моцареллы

Влияние эмульгирующих солей на физико-химические свойства плавленого сыра из Моцареллы

Основано на материале статьи: Effect of emulsifying salts on the physicochemical properties of processed cheese made from Mozzarella, American Dairy Science Association, 2012

Плавленый сыр отличается от натурального тем, что он не производится непосредственно из молока. Плавленый сыр производится путем смешивания натуральных сыров разного возраста и степени зрелости в присутствии эмульгирующих солей и других молочных и немолочных ингредиентов с последующим нагреванием и непрерывным перемешиванием для получения гомогенного продукта с увеличенным сроком хранения. В отличие от натурального сыра, плавленый сыр можно описать как стабильную эмульсию типа «масло в воде».

Эмульгирующие соли являются важным ингредиентом при производстве плавленых сыров. Эмульгирующие соли представляют собой ионные соединения, состоящие из моновалентных катионов и поливалентных анионов. Две основные функции эмульгирующих солей в производстве плавленых сыров – это регулировка рН и секвестрирование кальция, которое улучшает эмульгирующие свойства казеинов путем секвестрирования кальция из нерастворимой фосфатной сети кальций-параказеината, присутствующей в натуральном сыре. Секвестрированные комплексы нарушают основные молекулярные силы, которые сшивают различные мономеры казеина в сети. Это нарушение, в сочетании с нагреванием и перемешиванием, приводит к гидратации и частичной дисперсии белковой системы. Дисперсия и гидратация казеина могут способствовать эмульгированию, покрывая поверхности свободных глобул жира.

В исследовании влияния типа эмульгирующих солей произвели нарезанные плавленые сыры с использованием 4 эмульгирующих солей: тринатрий цитрат, динатрий ортофосфат, гексаметафосфат натрия и тетранатрий пирофосфат по 2,5% без корректировки рН. Они определяли рН плавленого сыра, текучесть, плавкость и текстуру плавленых сыров. рН плавленого сыра, изготовленного с использованием гексаметафосфата натрия был значительно ниже (рН 5,3), чем у других плавленых сыров (рН от 5,9 до 6,0). Результаты оценки текстуры показали, что плавленые сыры, изготовленные с использованием динатрия ортофосфата и гексаметафосфата натрия, имеют кашеобразную консистенцию и рассыпчатую текстуру, в то время как плавленый сыр, изготовленный с использованием тетранатрий пирофосфата имел жесткую и резинистую текстуру. Цитраты слабо связывают кальций и демонстрируют низкую пептизацию (способность образовывать стабильные дисперсии коллоидных частиц в воде).

Хотя эмульгирующие соли широко используются при производстве плавленых сыров, один из наиболее распространённых вопросов при выборе эмульгирующей соли для производства плавленых сыров связан с кальций-секретирующей способностью, однако взаимодействие эмульгирующей соли с кальцием и казеином до конца не изучено. Из-за различий в экспериментальных условиях, включая тип и возраст используемого натурального сыра, различий в рецептуре и составе плавленого сыра, а также различий в условиях обработки, используемых при производстве плавленого сыра, в литературе представлены немногочисленные и часто противоречивые результаты о влиянии взаимодействия эмульгирующих солей с кальцием и казеином на физико-химические свойства сыра.

 Состав, рН

 Содержание влаги, жира и белка, а также рН натурального сыра приведены в таблице 1. На рисунке 1 показано значение рН плавленого сыра, приготовленного с использованием различных типов эмульгирующих солей. Значения рН сыров, приготовленных с использованием динатрия ортофосфата и гексаметафосфата натрия, были значительно ниже по сравнению с другими сырами, а рН сыра, приготовленного с использованием тетранатрий пирофосфата, был выше, чем у сыра, содержащего тринатрий цитрат. Кислотность сыра, приготовленного с использованием гексаметафосфата натрия, была значительно выше. Оптимальный рН для получения подходящих структурных и сенсорных свойств плавленого сыра обычно встречается в плавленых сырах (от 5,5 до 6), уменьшается с увеличением размера цепи и практически равна нулю для длинноцепочечных фосфатов, таких как гексаметафосфат натрия. С другой стороны, тринатрий цитрат показал хорошую буферную способность в диапазоне между рН 5,3 и 6. рН плавленых сыров зависит от рН эмульгирующей соли в растворе и от его буферной способности. В целом, если соли находятся в одинаковой концентрации, рН конечного продукта снижается в следующем порядке: тетранатрий пирофосфат триполифосфат натрия тринатрий цитрат > гексаметафосфат натрия.

На рисунке 2 показана степень диссоциации плавленых сыров, предварительно обработанных различными типами эмульгирующих солей. Показатель степени диссоциации казеина связан со способностью эмульгирующих солей связывать кальций. Образец, приготовленный с использованием гексаметафосфата натрия, показал значительно более низкое значение, чем другие плавленые сыры, которые не отличались друг от друга.

Некоторые виды фосфатов медленно вызывают агрегацию белков за счет взаимодействия между диссоциированными молекулами казеина и фосфат-анионов. Поскольку триполифосфат натрия и тетранатрий пирофосфат содержали одинаковое количество фосфат-анионов, взаимодействие между диссоциированными молекулами казеина также было схожим, что объясняет отсутствие существенной разницы между ними в отношении степени диссоциации казеина.

 Твердость

Твердость определятся как сила, необходимая для достижения заданной деформации. В таблице 2 приведены средние значения твердости (данные по адгезивности, пружинистости и липкости не показаны) плавленых сыров, приготовленных с использованием различных типов эмульгирующих солей. Твердость увеличивалась по мере увеличения концентрации эмульгирующих солей, а типы эмульгирующих солей существенно влияли на твердость плавленых сыров. Сыры, приготовленные с использованием ортофосфата натрия и гексаметафосфата натрия, показали более низкие значения твердости, чем другие сыры. Сыр, изготовленный с использованием триполифосфата натрия, показал самые высокие значения твердости и липкости, за ним следует сыр, изготовленный с использованием триполифосфата натрия, что может быть связано с гексаметафосфатом натрия.

На рисунке 2 показана степень диссоциации плавленых сыров, предварительно обработанных различными типами эмульгирующих солей. Показатель степени диссоциации казеина связан со способностью эмульгирующих солей связывать кальций. Образец, приготовленный с использованием гексаметафосфата натрия, показал значительно более низкое значение, чем другие плавленые сыры, которые не отличались друг от друга. Некоторые виды фосфатов медленно вызывают агрегацию белков за счет взаимодействия между диссоциированными молекулами казеина для достижения заданной деформации. В таблице 2 приведены средние значения твердости (данные по адгезивности, пружинистости и липкости не показаны) плавленых сыров, приготовленных с использованием различных типов эмульгирующих солей. Твердость увеличивалась по мере увеличения концентрации эмульгирующих солей, а типы эмульгирующих солей существенно влияли на твердость плавленых сыров. Сыры, приготовленные с использованием ортофосфата натрия и гексаметафосфата натрия, показали более низкие значения твердости, чем другие сыры. Сыр, изготовленный с использованием триполифосфата натрия, показал самые высокие значения твердости и липкости, за ним следует сыр, изготовленный с использованием триполифосфата натрия, что может быть связано с размером частиц жира. Чем меньше диаметр глобул, тем больше площадь поверхности и количество связей между белками, что делать сеть более прочной.

Цвет

В таблице 2 приведены средние значения цветовых параметров, а также индексов белого и желтого для плавленых сыров, приготовленных с использованием различных типов эмульгирующих солей. Тип эмульгирующих солей значительно повлиял на все оцениваемые цветовые параметры. Сыры, приготовленные с использованием тринатрий цитрата, были белее и менее желтыми, чем остальные, что связано с меньшим размером частиц жира в этом образце.

Обычно желтый цвет ассоциируется с продуктами, содержащими большое количество жира. Однако конечный цвет плавленых сыров зависит не только от содержания жира, но и от размера частиц жира, диспергированных в белковой матрице.

Сыры, изготовленные с использованием тетранатрий пирофосфат, показали низкое значение белизны и были более желтыми, чем сыры, изготовленные с использованием тринатрий цитрат. Эмульгирующие соли увеличивают дисперсию казеина при нагревании, что приводит к большему количеству возможных взаимодействий казеина с казеином при охлаждении. При использовании солей на основе фосфатов также может происходить взаимодействие между диссоциированным казеином и эмульгирующей солью, но при использовании солей на основе цитрата такого дополнительного взаимодействия не происходит, поскольку цитрат и казеин не взаимодействуют. Это означает, что тип коллоидной дисперсии, полученный при использовании цитрата, отличается от того, который был получен в продуктах, изготовленных с использованием фосфатных эмульгирующих солей.

   Каждый тип эмульгирующей соли по-разному взаимодействовал в модельной системе плавленого сыра. Плавленые сыры, изготовленные с использованием тринатрий цитрата и триполифосфата натрия, имели схожие показатели твердости, рН и степенью диссоциации казеина, в то время как плавленый сыр, изготовленный с использованием тетранатрий пирофосфатом, имел большую твердость, что можно объяснить лучшей эмульгируемостью жировых глобул. Плавленые сыры, изготовленные с использованием гесаметафосфатом натрия и динатрий ортофосфатом, отличались от остальных более желтым цветом и относительно меньшей твердостью. Этот результат можно объяснить тем, что гексаметафосфат натрия и динатрий ортофосфат в меньшей степени, чем другие эмульгирующие соли, способны хелатировать кальций из фосфатной сети кальций-параказеината.