Кислотная коагуляция

Кислотная коагуляция казеина под действием образовавшейся при молочнокислом брожении лактозы молочной кислоты происходит при выработке кисломолочных напитков, сметаны, кислотного творога и свежих кисломолочных сыров.

Кислотная коагуляция казеина возможна как под влиянием ферментов (молочнокислое брожение), так и в результате воздействия химических веществ (добавления к молоку кислоты и др.). Происходящие при этом процессы основаны на осаждении казеина в изоэлектрической точке при рН 4,6–4,7.

Казеин как амфотерный электролит в результате диссоциации амино- и карбоксильных групп получает заряд, знак которого зависит от рН, температуры, ионной силы, состава растворителей. Так, при рН выше изоэлектрической точки (что характерно для свежего молока) казеин имеет отрицательный заряд NH₂–R–COO⁻, при рН ниже изоэлектрической точки – положительный заряд NH₃⁺–R–COOH. В изоэлектрической точке казеин находится в виде электронейтральной молекулы с одинаковым количеством положительных и отрицательных зарядов.

Сущность кислотной коагуляции казеина заключается в потере заряда его частицами при приближении рН среды к изоэлектрической точке казеина. При этом растворимость, вязкость и набухание казеина минимальны.

При подкислении молока до рН 4,6–4,7 полностью коагулируют все фракции, составляющие мицеллу казеина. Сывороточные белки (β-лактоглобулин и α-лактальбумин) переходят в сыворотку.

При нагревании молока изоэлектрическая точка казеина увеличивается, что, вероятно, обусловлено образованием связи между ним и денатурированными сывороточными белками. Если температура молока во время подкисления находится в пределах 1–10 °С, то рН молока может понижаться до изоэлектрической области без видимой коагуляции казеина. Процессы, происходящие при этом, еще не изучены.

При обычных условиях сквашивания, то есть при температуре молока выше 15–20 °С, казеин очень чувствителен к изменению рН. Он начинает осаждаться уже при подкислении до рН 5,2–5,3. При этом рН частицы казеина недостаточно стойки и некоторые из них коагулируют.

Одним из факторов, обусловливающих стойкость коллоидной системы, является солевое равновесие, которое, в свою очередь, зависит от концентрации ионов водорода.

Вследствие увеличения концентрации ионов водорода фосфат кальция постепенно отщепляется от мицеллы. В изоэлектрической точке казеина фосфат кальция полностью теряет связь с ней.

На устойчивость казеиновых мицелл также большое значение оказывает толщина гидратной оболочки. По мере уменьшения рН гидратная оболочка истончается, в изоэлектрической точке казеина мицеллы практически лишены гидратной оболочки.

В процессе кислотной коагуляции дисперсность частиц казеинового комплекса изменяется в две стадии. При снижении рН до 5,85 наблюдается увеличение дисперсности частиц, связанное с распадом их на субмицеллы. Затем при дальнейшем повышении кислотности дисперсность уменьшается в связи с агрегацией гидрофобных частиц. Далее процесс агрегирования частиц преобладает и наступает процесс структурообразования с формированием единой пространственной сетки молочного сгустка (геля), в петли которого захватывается дисперсионная среда с шариками жира и другими составными частями молока.