ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ ГИДРОЛИЗАТЫ ЛАКТОЗОСОДЕРЖАЩИХ СУБСТРАТОВ

Физико-химические свойства β-галактозидаз из Penicillium canescens F-178 к Penicillium waksmanii 1027 показали, что при получении гидролизатов сгущенной молочной сыворотки перспективно использовать ферментный препарат из Penicillium waksmanii 1027. β-Галактозидазу из Penicillium canescens F-178 целесообразно применять в технологии кисломолочных продуктов. Более высокая температура действия β-галактозидазы из Penicillium waksmanii 1027Способствует ускорению гидролиза лактозы, сокращая цикл получения гидролизатов.

Для обеспечения высокого качества хлебобулочных и кондитерских изделий требуется нативной молочной сыворотки от 20 до 40 %, сгущенной — от 3 до 5 и сухой — 2 %. Технологические приемы, предусматривающие использование указанных доз субстрата, не позволяют увеличить его содержание в готовом изделии.

Использование ферментативных гидролизатов сгущенной молочной сыворотки открывает широкую перспективу для решения этого вопроса. Сыворотку с содержанием сухих веществ 30 %, в том числе лактозы 21 %, белка 4,2 %, и кислотностью 300 °Т подвергают стерилизации для предотвращения развития термофильных молочнокислых бактерий при проведении гидролиза.

Степень гидролиза лактозы зависит от дозировки препарата и температуры среды (рис. 6.2 и 6.3). При этом следует учитывать ингибирующее действие на β-галактозидазу продуктов реакции и протекание процесса трансгликозилирования. В условиях гидролитического действия в средах с высоким содержанием фермента и лактозы реакция трансгликозилирования протекает параллельно с гидролизом субстрата. Избыток глюкозы служит активным акцептором галактозильного остатка, что обеспечивает синтез продуктов трансгликозилирования ди- и трисахаридов. Последние также оказывают ингибирующее действие на фермент.

Активная кислотность сгущенной молочной сыворотки от 4,0 до 4,5, что соответствует рН-оптимуму действия β-галактозидазы из Penicillium waksmanii 1027.

Лактоза в пищевой промышленности применяется для частичной замены сахара в печенье, хлебобулочных, кондитерских и диетических продуктах.

В технологии хлебобулочных изделий в чистом виде лактоза не используется из-за ее функциональных свойств — низкой растворимости и

сладости, а также в связи с непереносимостью человеческим организмом. Особо важное значение имеет преодоление последнего недостатка, так как лактозоинтолерантностью страдает более 70 % населения. Поэтому лактозу целесообразно гидролизовать. Образующиеся в результате гидролиза монозы обладают повышенной по сравнению с лактозой растворимостью (в 3 раза), сладостью (в 4—5 раз) и усваиваются человеческим организмом.

В технологии хлеба продукты гидролиза лактозы (глюкоза и галактоза) в зависимости от вида микроорганизмов и условий среды сбраживаются по гликолитической схеме (гомоферментативное брожение) или по гексозомонофосфатному пути с образованием молочной кислоты, спирта, диоксида углерода и других веществ. При применении лактозы для выработки хлебобулочных изделий необходимо до минимума снизить ее отрицательное воздействие на характеристики теста и готовых изделий, обеспечив интенсификацию процесса приготовления теста. Это может быть достигнуто предварительным гидролизом раствора лактозы.

Для приготовления глюкозогалактозного гидролизата целесообразно использовать сироп, отбираемый на стадии сгущения молочной сыворотки при производстве лактозы, влажностью 50 %, с содержанием лактозы 40 %, рН 4,25.

С помощью многоступенчатой селекции из штамма Penicillium canescens F-178 получен продуцент Penicillium canescens F-436, подобраны условия биосинтеза им (3-галактозидазы, оптимизирована питательная среда для глубинного культивирования продуцента. Ферментный препарат обладает высокой кислотной и термической стабильностью. Оптимум действия β-галактозидазы соответствует значению рН среды 4,5 и температуре 55 °С.

Рис. 6.4. Влияние дозировки ферментного препарата (а), температуры (б), рН среды (в), продолжительности процесса (г) на степень гидролиза с содержанием лактозы 40%

Рациональными параметрами .процесса гидролиза ферментным препаратом β-галактозидазы (лактоханесцин Г10х активностью 10 000 ед/г) являются: дозировка препарата 285,0—313,5 ед/г; рН 4,5—4,7; температура 48—50 °С; продолжительность гидролиза 9—10 ч. При таких условиях степень гидролиза лактозы составляет 98,0—98,4 % (рис. 6.4).

Гидролизаты сгущенной молочной сыворотки и глюкозогалактозный сироп влажностью 50 % (рН 4,5) со следами лактозы используют в технологии хлеба.

Лучшими показателями обладает хлеб с 5 % гидролизованной сгущенной сыворотки. Пористость и объем изделий по сравнению с контролем при использовании гидролизованной сгущенной сыворотки увеличиваются соответственно на 6 и 7 %. Введение же 10 и 15 % гидролизата приводит к ухудшению качества изделий по кислотности, пористости (на 3 и 5 %), объему (соответственно на 12 и 18 %), формоустойчивости (на 0,13-0,15).

Увеличение дозировок гидролизата без регулирования его кислотности нереально, что подтверждается расчетом:

                                  (6.1)

где т_сыв — масса сыворотки, г; т_т — масса теста, г; К_т — кислотность теста, град; т_м — масса муки, г; К_м — кислотность муки, град; К_сыв— кислотность сыворотки, град.

Расчетные значения дозы гидролизатов нативной молочной сыворотки и сгущенной молочной сыворотки составляют от 20,2 до 20,5 и от 4,2 до 5,0 г соответственно.

Увеличения расхода гидролизата сгущенной молочной сыворотки можно добиться путем частичной нейтрализации кислот сгущенной молочной сыворотки гидрокарбонатом натрия. Расход его составляет от 0,08 до 0,12 % к массе муки при внесении от 15 до 25 % гидролизата сыворотки. Кислотность теста с частично нейтрализованными гидролизатами не превышает 3 град.

Для достижения необходимых биотехнологических характеристик теста, обеспечивающих стандартные реологические свойства, вкус, аромат и объем готовых изделий, его подвергают кратковременному брожению — от 45 до 60 мин.

Внесение в тесто частично нейтрализованных гидролизатов сгущенной молочной сыворотки интенсифицирует процесс газообразования в полуфабрикатах, что обусловлено созданием рациональных условий по кислотности теста для метаболизма дрожжевых клеток, внесением дополнительных источников азотного и углеродного питания, разрыхляющим действием NaHCО₃. Бродильная способность теста с введением 15, 20 и 25 % гидролизатов сгущенной молочной сыворотки составляет соответственно 13, 11 и 14 мин.

Показатели качества готовых изделий, выработанных с гидролизатами сгущенной молочной сыворотки, отличаются более яркой окраской корки, тонкостенной пористостью, более эластичным мякишем и выраженными вкусом и запахом. Удельный объем нарезных батонов, содержащих 15, 20 и 25 % частично нейтрализованных гидролизатов сыворотки, увеличивается на 12, 23 и 8 %, пористость — на 5, 8 и 4, сжимаемость мякиша — со­ответственно на 23, 28 и 16 %. Лучший эффект достигается при использовании 20 % частично нейтрализованного гидролизата сгущенной молочной сыворотки (табл. 6.3).

Таблица 6.3