Химизм и механизм биотехнологических реакций - Производство йогурта

В основе производства йогурта лежит молочнокислое брожение, т. е. процесс образования молочной кислоты из молочного сахара под воздействием молочнокислых бактерий.

Молоко является благодатной средой для развития микроорганизмов, особенно молочнокислых бактерий. В вымени здоровой коровы молоко практически стерильно, т. е. не содержит бактерий. Они попадают в молоко в процессе доения, охлаждения и хранения из воздуха, с вымени и кожаных покровов животного, с рук доярки, с доильной аппаратуры, посуды и т. д., и в неохлажденном молоке быстро размножаются.

При молочнокислом брожении, вызванном молочнокислыми бактериями, лактоза (молочный сахар) сбраживается, т. е. распадается на ряд веществ с образованием в итоге молочной кислоты. Молоко скисает, а содержащийся в нем казеин коагулирует (свертывается) с образованием сгустка. Это превращение происходит следующим образом.

Микроорганизмы выделяют ферменты, ничтожно малое количество которых способно превратить большие массы одних веществ в другие. Ферменты обладают избирательной способностью, т. е. каждый из них действует только на одно какое - либо вещество или группу веществ, характеризующихся теми или иными особенностями строения молекул и свойствами.

Под действиями фермента лактозы молекула дисахарида лактозы расщепляется на две молекулы моносахаридов - глюкозу и галактозу:

С12Н22О11 + Н2О С6Н12О6 + С6Н12О6

Лактоза глюкоза галактоза

В результате ферментных превращений из глюкозы и галактозы образуются по две молекулы пировиноградной кислоты. Пировиноградная кислота под действием фермента кодегидразы восстанавливается до молочной кислоты.

Таким образом, из одной молекулы молочного сахара образуется четыре молекулы молочной кислоты. Суммарное уравнение молочнокислого брожения можно представить в следующем виде:

С12Н22О11 + Н2О 4С3Н6О3.

При благоприятной для развития молочнокислых бактерий температуре (30 - 45?С) молочнокислое брожение протекает интенсивнее. Чем выше температура молока, тем меньше требуется кислоты для его свертывания.

Казеин находится в молоке в виде казеинкальцийфосфатного комплекса. Молочная кислота разрушает этот комплекс, в результате чего отделяется казеин, лишенный кальция, и молочнокислый кальций. Частицы казеина укрупняются и образуют сгусток; это происходит в изоэлектрической точке при рН =4,7, т. е. когда частицы становятся электронейтральными.

Молочнокислое брожение при производстве кисломолочных продуктов даже при благоприятных условиях постепенно приостанавливается, когда сброжена незначительная часть молочного сахара. Причина этого заключается в том, что продукт жизнедеятельности молочнокислых бактерий - молочная кислота - накапливаясь, губительно действует на эти бактерии, и жизнедеятельность их затормаживается и даже прекращается.

Так как накопление в молоке молочной кислоты, т. е. повышение его кислотности, связано с расходованием молочного сахара, между кислотностью молока или кисломолочных продуктов и количеством оставшегося несброженным молочного сахара существует обратная зависимость: чем выше кислотность, тем меньше осталось в нем молочного сахара.

Параллельно с молочнокислым брожением обычно протекают побочные процессы, в результате которых образуются летучие кислоты, спирты, углекислый газ и другие продукты.

Некоторые ароматобразующие бактерии разлагают молочный сахар с образованием ароматических веществ - диацетила и ацетоина, обуславливающих специфический аромат кисломолочных продуктов. Ароматобразующие бактерии цитроворусы и парацитроворусы могут образовывать диацетил и из лимонной кислоты, образующейся в молоке.

При спиртовом брожении также сбраживается молочный сахар. Вызывают спиртовое брожение дрожжи и некоторые бактерии. Дрожжи, сбраживающие лактозу, как правило, не сбраживают другие сахара, например сахарозу (свекловичный сахар); в то же время хлебные, пивные и винные дрожжи не сбраживают лактозу и не могут развиваться в молоке без сахарозы. Эти свойства дрожжей используют при изготовлении ацидофильно - дрожжевого молока или кумыса из коровьего молока.

Спиртовое брожение в общем виде может быть выражено следующим уравнением:

С12Н22О11+ Н2О = 4С2Н5ОН + 4СО2

Молочный этиловый углекислый

Сахар спирт газ

Фактически спиртовое брожение протекает сложнее, с образованием промежуточных продуктов, в том числе пировиноградной кислоты. В конечной стадии брожения пировиноградная кислота под действием фермента карбоксилазы, находящейся в клетках дрожжей и ароматобразующих молочнокислых бактерий, расщепляется на уксусный альдегид и углекислый газ.

Похожие статьи




Химизм и механизм биотехнологических реакций - Производство йогурта

Предыдущая | Следующая