Свойства белков молока

Растворимость белковых продуктов является важным функциональным свойством, так как предопределяет их пенообразующие и эмульгирующие способности.

Кислотный казеин совершенно не растворим при диспергировании в воде, так как pH дисперсии близко к изоэлектрической точке казеинов (pH 4,0—5,0). Однако при добавлении одновалентного катионового основания pH дисперсии можно повысить до значений pH > 5,5, т. е. казеин превращается в полностью растворимую катионную соль (Na, К, NH₃). Растворы, содержащие 10—15% таких казеинатов, можно легко приготовить при pH 6,0—7,0. При pH < 3,5 казеин также растворим, но раствор при этом становится более вязким, чем при нейтральных значениях pH, и образуются гелеподобные системы.

Сычужный казеин также нерастворим в воде при pH ~ 7,0, но его можно растворить после повышения pH до значений выше — 9,0 или добавлением хелатов кальция, таких как пищевые полифосфаты и (или) цитраты.

Сывороточные белки в их нативной глобулярной форме растворимы при низкой ионной силе во всем диапазоне pH, встречающемся в пищевой промышленности. Однако их растворимость понижается вследствие высаливания при высоких концентрациях соли, а также при нагревании при температуре выше 70 °C.

Степень денатурации и последующая нерастворимость при pH 7,0 и 4,6, вызываемые обработкой и хранением обогащенных сывороточными белками продуктов, зависят от температуры нагревания и продолжительности, а также pH сыворотки и концентрации ионов кальция при нагревании.

Как уже отмечалось, молоко образует гель при обработке, и обычно в качестве гелеобразователя выступает казеин. Ограниченный протеолиз молока, ведущий к гидролизу стабилизирующего мицеллы к-казеина, приводит к образованию мицелл, содержащих пара-кказеин, которые коагулируют в присутствии Са²⁺ молочной сыворотки. Мицеллы казеина можно также дестабилизировать, получая гели смешиванием равных объемов молока и этанола.

Гелеобразование или медленная коагуляция молока, вызванные воздействием кислоты, приводят к образованию кислотных гелей, которые могут как обладать, так и не обладать синерезисом и которые зависят от режимов пастеризации молока. Пастеризация при температуре, превышающей температуру денатурации сывороточных белков (обычно выше 85°С), снижает синерезис в ферментированном молоке, в то время как молоко, используемое для производства сыров и казеина, нагревают в минимальной степени, что способствует отделению сыворотки. Вязкость казеина намного выше при низких pH (2,5—3,5), чем при нейтральных pH, и гелеподобная структура образуется при содержании белков более 5% и температуре ниже 40 °C. Казеинат кальция обладает свойством термообратимости геля. Концентрированные дисперсии казеината кальция (более 15% белка) образуют гель при нагревании до 50—60°С, при охлаждении гель разжижается, но при повторном нагревании опять образуется. Температура гелеобразования увеличивается при повышении концентрации белка от 15 до 20% и в диапазоне pH 5,2—6,0.

Чувствительность к температуре обычно считается нежелательным свойством при приготовлении продуктов, обогащенных сывороточными белками, однако это свойство можно использовать для производства термических гелей из сывороточных белков, которые обладают прекрасными термогелеобразующими характеристиками.

Связывание воды, или гидратация, является важным функциональным свойством молочных продуктов в пищевой промышленности.

Уровень гидратации зависит от вида продукта; значения гидратации для мицелл казеина находятся в диапазоне 1,4—6,4, для казеина и казеинатов — 0,7—3,8, а для индивидуальных нативных сывороточных белков — 0,32—0,60 г Н₂0 на 1 г продукта.

Однако при нагревании растворов сывороточных белков, содержащих достаточное количество протеина и имеющих подходящие условия к растворению (pH, ионы и т. д.), происходит гелеобразование, и способность таких гелей к удержанию воды значительно улучшает текстуру и реологию некоторых продуктов. Согласно исследованиям, показатели сорбции некоторых белков молока в моделированной системе мучного теста находятся в диапазоне 0,96—3,45 г Н₂0 на 1 г продукта.

Молочные белковые продукты в целом, а казеинаты в особенности, являются очень хорошими эмульгаторами жиров и поэтому широко используются в этом качестве в пищевой промышленности.