При участии чего происходит созревание мягких сыров
Трансформация белка в сырах в процессе созревания и формирование вкуса и консистенции сыров
Белок в сыре (казеин) образует его структуру, создавая каркас, внутри которого заключены частицы жира и влаги.
Свежевыработанный сыр обладает резинистой консистенцией без специфического сырного вкуса и запаха. При созревании сыра в нем под влиянием молочнокислых микроорганизмов и их ферментов происходит разложение белков, молочного сахара и частично молочного жира с образованием более простых соединений, участвующих в формировании вкусового букета сыра, типичной консистенции и рисунка.
Важной частью процесса созревания сыра является протеолиз, представляющий собой многостадийный процесс распада белков сырной массы на растворимые в воде белковые вещества – от высокомолекулярных полипептидов до аминокислот. Благодаря протеолизу размягчается структура сырного теста, улучшается биологическая усваиваемость содержащегося в сыре белка, формируется специфический вкус сыра. В разных видах сыров протеолиз происходит по разным путям, зависящим от состава используемой заквасочной микрофлоры и особенностей технологического процесса, в результате подбора которых формируются специфические особенности готового продукта – вкус и консистенция.
Для того, чтобы получить сыр с определенными свойствами, молоко перерабатывают по технологии, особой для каждого вида сыра.
СЫРЫ С ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ ВТОРОГО НАГРЕВАНИЯ (терочный, альпийский, швейцарский, пармезан).
Целью создания таких сыров была переработка молока, полученного в пастбищный период года, и длительное сохранение сыра в нерегулируемых температурных условиях.
Однако сразу после выработки, сыр был не пригоден для употребления в пищу, т.к. обладал излишне плотной, резинистой, трудноразжевываемой консистенций и пустым вкусом. Для улучшения органолептических показателей сыр подвергался созреванию.
Основной микрофлорой сыров с высокой температурой второго нагревания являются термофильные молочнокислые стрептококки и палочки.
Разрушение белков сырной массы, являющихся образователями структуры сыра на более мелкие фрагменты, приводит к размягчению консистенции сыра. Отличительным свойством ферментов, выделяемых молочнокислыми палочками, является то, что они вызывают разрушение белка в сыре с отщеплением коротких пептидных фрагментов и свободных аминокислот.
Значительное расщепление белка до короткоцепочечных пептидов и свободных аминокислот сказывается на вкусе сыра, т.к. эти фрагменты белка обладают выраженным вкусом. При содержании в сыре в значительных количествах пептидов, у сыров появляется горький вкус, при большом содержании аминокислот – специфический сырный, острый и пряный вкус.
Однако, высокая температура, применяемая для обсушки зерна при производстве сыров с высокой температурой второго нагревания, сдерживает рост заквасочных бактерий. Следствием этого является малое количество бактерий, накапливающихся в сырной массе и, соответственно, малое количество ферментов, выделяющихся в сырную массу и способствующих ее созреванию. Малое количество ферментов не может привести к значительному разрушению белкового каркаса и значительному размягчению консистенции сыра. Поэтому созревание таких сыров растянуто по времени (от 9 мес до 3 и более лет).
Сыры с высокой температурой второго нагревания долго созревают и в конце созревания сохраняют плотную консистенцию, но приобретают выраженный сырный, пряный вкус.
СЫРЫ С НИЗКОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ ВТОРОГО НАГРЕВАНИЯ (голландский, гауда, чеддер, буковинский, российский, маасдам).
Данные сыры можно производить на протяжении всего года. Они имеют более короткий, в сравнении с сырами с высокой температурой второго нагревания, срок созревания и требуют хранения в контролируемых условиях при пониженных температурах, обладают нежным вкусом и мягкой консистенцией и годны к употреблению в пищу вскоре после выработки.
Примером подобных сыров являются голландский сыр, технология которого была создана для переработки молока коров, пасущихся на равнинных пастбищах Голландии и отличающегося по своим свойствам от молока с альпийских лугов. Такое молоко из-за меньшего содержания белка, более высокой кислотности и бактериальной загрязненности трудно переработать в сыр типа швейцарского. Альтернативой было получение сыра с более высоким содержанием влаги и более мягкой консистенцией. Проблемы с хранением произведенного сыра не возникало, т.к. производство сыра велось в заселенной местности с развитой торговой инфраструктурой (торговые лавки, холодные подвалы для хранения, дорожные и водные торговые пути), что способствовало сохранению и быстрой реализации произведенного сыра.
Основой технологии голландского сыра является небольшая обсушка сырного зерна, посредством нагревания его до температуры 38-42°С. Полученный в результате сыр содержит достаточное количество влаги, что изначально придает ему умеренное плотную консистенцию.
Отсутствие значительного температурного воздействия при производстве сыров с низкой температурой второго нагревания благоприятствует росту мезофильной заквасочной микрофлоры. Содержание бактериальных клеток в таких сырах в начале этапа созревания в несколько раз выше, чем в сырах с высокой температурой второго нагревания. Соответственно, большим будет и количество ферментов, участвующих в созревании сыра. Поэтому голландский, и другие сыры с низкой температурой второго нагревания, довольно быстро созревают (срок созревания от 2 до 6 мес).
Ферменты в сырах с низкой температурой второго нагревания имеют свою специфику действия. Источником ферментов в сырной массе, как сказано ранее, является бактериальная закваска. Для изготовления сыров с низкой температурой применяется закваска из мезофильных молочнокислых лактококков, иногда с добавлением некоторого количества мезофильных молочнокислых палочек. Ферменты, выделяемые мезофильными молочнокислыми бактериями, вызывают расщепление белка в основном на крупные пептиды, которые практически не имеют вкуса. Отщепление коротких пептидов и свободных аминокислот, влияющих на вкус сыра, ферментами мезофильных молочнокислых бактерий незначительно.
В результате указанных выше причин, сыры с низкой температурой второго нагревания обладают довольно эластично-пластичной консистенцией и мягким вкусом.
СОЗРЕВАЮЩИЕ СЫРЫ, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫЕ БЕЗ ПРИМЕНЕНИЯ ВТОРОГО НАГРЕВАНИЯ (брынза, плесневые сыры с плесенью внутри сырной массы (рокфор, дор-блю))
Данные сыры были созданы как продукты для ежедневного потребления (брынза) или как деликатесные продукты (сыры с благородными плесенями). Общим для данных сыров является способность к длительному хранению при пониженных температурах за счет высокого содержания в них соли и молочной кислоты.
Созревание данных сыров происходит за счет ферментов мезофильных молочнокислых лактококков и, дополнительно, в плесневых сырах, за счет ферментов, выделяемых благородными плесенями.
Специфика расщепления белка в брынзе сходна таковой в сырах с низкой температурой второго нагревания. В результате сыр брынза характеризуется умеренно плотной консистенцией и кисломолочным вкусом.
В плесневых сырах расщепление белков на начальной стадии созревания также идет за счет ферментов молочнокислых бактерий. На поздних стадиях созревания в этих сырах происходит рост плесневых грибов, выделяющих в сырную массу большое количество ферментов широкого спектра действия, расщепляющих белок на фрагменты большой, средней, короткой длины и свободные аминокислоты. В результате происходит как размягчение консистенции сыра за счет обширного разрушения белковой матрицы, так и образование острого сырного вкуса за счет накопления в сырной массе большого количества короткоцепочечных пептидов и свободных аминокислот.
РОЛЬ СЫЧУЖНОГО ФЕРМЕНТА В ПРОЦЕССЕ ПРОТЕОЛИЗА
В протеолитических процессах, происходящих в сырах наряду с ферментами заквасочных бактерий участвует и молокосвертывающий (сычужный) фермент.
Интенсивность протеолитического действия сычужного фермента в сыре зависит от его количества, остающегося в сырной массе к концу выработки сыра и от условий в сырной массе во время созревания (температура, кислотность, содержание воды и соли), которые могут сдерживать или стимулировать протеолитическую активность сычужного фермента.
В сырах с высокой температурой второго нагревания роль молокосвертывающего фермента минимальна вследствие воздействия высокой температуры второго нагревания.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ СОСТОЯНИЯ БЕЛКА В ЗРЕЛЫХ СЫРАХ
Содержание белковых веществ, образующихся в сыре в результате протеолиза, было исследовано в ГНУ ВНИИМС при помощи метода гель-фильтрации высокого разрешения. В результате были получены графики молекулярно-массового распределения (хроматограммы), характеризующие состояние белка в разных видах зрелых сырах (рис. 1, 2, 3). Высоты пиков на графиках пропорциональны содержанию белковых веществ в сыре.
Анализ полученных хроматограмм подтверждает описанные выше факты причин формирования видовых свойств для разных видовых группах сыров.
На графике массово-молекулярного распределения продуктов протеолиза у сыров с низкой температурой второго нагревания (рис. 2) наблюдается высокий пик в области полипептидов с большой длиной цепи. Наличие значительного количества этих азотистых соединений в сырах с низкой температурой второго нагревания является результатом деятельности молокосвертывающих ферментов.
У сыров с высокой температурой второго нагревания высота пика высокомолекулярных полипептидов, заметно ниже (рис. 1), у сыров с низкой температурой второго нагревания. Причиной этому является инактивация сычужного фермента под действием высокой температуры второго нагревания, и утрата им способности к расщеплению белка. В сырах с высокой температурой второго нагревания, в результате деятельности ферментов термофильных молочнокислых палочек, заметная доля продуктов распада белка, приходится на аминокислоты. На диаграмме массово-молекулярного распределения для данных сыров (рис. 1) наблюдаются значительные по высоте пики, лежащие в области свободных аминокислот.
На хроматографическом анализе сыров с голубой плесенью и брынзы, также обнаруживается малое количество длинноцепочечных полипетидов, являющихся результатом деятельности сычужного фермента (рис. 2 и 3). Это связано с ингибирующим действием соли на активность сычужного фермент. В данных сырах массовая доля поваренной соли настолько высока, что она оказывает значительное подавляющее действие на протеолитическую активность сычужного фермента. Протеолиз в данных сырах происходит в основном под действием микробных протеолитических ферментов. Под действием ферментативных систем плесневых грибов, белки в плесневых сырах распадаются как «вширь» (с образованием большого количества пептидов), так и «вглубь» (с высвобождением значительного количества аминокислот), как это видно из диаграмм массово-молекулярного распределения на рис. 3.
Большим разнообразием продуктов протеолиза отличается сыр маасдам. Этот сыр, технология которого разработана сравнительно недавно, сочетает мягкую пластичную консистенцию сыров с низкой температурой второго нагревания и выраженный насыщенный вкус сыров с высокой температурой второго нагревания. Это было достигнуто путем использования при производстве сыра маасдам смешанной закваски из мезофильных и термофильных молочнокислых бактерий. В результате в сыре маасдам накапливается как пептидный азот, так и свободные аминокислоты.
На диаграмме массово-молекулярного распределения продуктов протеолиза сыра маасдам (рис. 2), видны результаты протеолитической деятельности и мезофильных молочнокислых бактерий (пики в области пептидов) и термофильных молочнокислых бактерий (пики в области аминокислот).
Свириденко Ю.Я., Мягконосов Д.С., Абрамов Д.В., Делицкая И.Н., Мордвинова В.А.
ГНУ ВНИИ маслоделия и сыроделия Россельхозакадемии, г. Углич
Созревание сыра.Вода, белки, молочный жир и лактоза при созревании сыра
Созревание сыра является сложным процессом биохимического преобразования белка, жира и молочного сахара при заданном режиме температуры и влаги в течение определенного времени с целью формирования вкусовых и ароматических свойств, характерных для определенного вида сыра.
Как происходит созревание сыра
Все биохимические изменения в сырной массе в процессе созревания происходят под влиянием ферментов, среди которых именно протеолитические играют наиболее существенную роль. Под действием сычужного фермента и протеолитических ферментов бактерий и микроскопических грибов белки превращаются в разнообразные растворимые азотистые соединения, формируют структуру, консистенцию, а также вкус и аромат сыра.
Молочный сахар полностью сбраживается ферментами молочнокислых бактерий с образованием молочной кислоты и других продуктов. Жир и фосфолипиды расщепляются липазами с освобождением жирных кислот и т.д.
В созревании мягких сыров кроме молочнокислых бактерий участвуют культурная плесень (для сыров Камамбер и Белый десертный) и микрофлора сырной слизи (Дорогобужский, Латвийский, Пикантный и др.), развивающиеся на поверхности, а также сине-зеленая плесень, которая развивается в тесте сыра (Рокфор).
Вместе с формированием вкуса и аромата в твердых сырах образуется или не образуется специфический для каждого вида сыра рисунок (глазки).
Сырный фермент расщепляет молекулы параказеину на полипептиды, что, в свою очередь, ускоряет процесс протеолиза казеина бактериальными ферментами. В сырах с высокой температурой второго нагрева сырного зерна фермент плазмин также влияет на параказеин. В полутвердых сырах оба процесса вызревания проходят одновременно.
Во время созревания сыров проходит также ферментация лактозы под влиянием молочнокислых бактерий. В процессе чеддеризации лактоза ферментирована уже до формированию сгустка. При изготовлении других сыров ферментацию лактозы следует контролировать, чтобы большая часть процесса расщепления происходила от начала прессования сыра до первой – второй недели хранения. Молочная кислота, образующаяся в результате молочнокислого брожения, нейтрализуется в сыре за счет буферных компонентов молока и пристутсвует в готовом продукте в виде лактатов.
На поздней стадии вызревания лактаты создают питательную среду для пропионовокислых бактерий в производстве некоторых групп твердых сыров. Кроме пропионовой и уксусной кислот при сбраживания выделяется значительное количество диоксида углерода, что приводит к формированию характерных крупных ячеек в сырной массе. Лактаты также могут расщепляться маслянокислыми бактериями с выделением водорода, летучих жирных кислот и диоксида углерода. Такая ферментация за счет активного образования водорода может приводить к «вздутию» сыра.
В процессе созревания сыр приобретает присущие определенному виду сыра
органолептические показатели, консистенция его становится более пластичной, мягкой, а для некоторых сыров – вязкой. Продолжительность созревания и необходимая температура и влажность воздуха в камере созревания сыра приведены в технологических инструкциях на производстве отдельных видов сыров. Так, для сыров с низкой температурой второго нагревания температурный режим и содержание влаги в течение всего процесса созревания существенно не колеблется.
Для сыров с высокой температурой второго нагрева процесс созревания разделяют на несколько стадий, каждая из которых значительно отличается температурным режимом и влажностью воздуха в камере хранения сыра.
Особенности созревания сыров обусловлены необходимостью развития на их поверхности микрофлоры сырной слизи.
Созревание сыра начинается с момента активного развития молочнокислых бактерий в молоке, подготовленном к коагуляции. При установленной оптимальной температуре молока при внесении бактериальной закваски в нем уже создаются условия для начала процесса вызревания сыра. Большая часть микрофлоры бактериальной закваски схватывается образованной сеткой сгустка и лишь незначительное ее количество переходит в сыворотку.
При получении и обработке сгустка в результате развития молочнокислых бактерий накапливается молочная кислота, необходимая на этом этапе для ускорения отделения сыворотки и лучшего уплотнения сырного зерна. Под влиянием молочной кислоты, которая образуется, изменяются физические свойства белка. Одновременно под действием молочной кислоты кальциевые и фосфорные соли переходят в раствор, вследствие чего снижается вязкость сырной массы, увеличивается ее гидрофильность. В процессе разрезания сгустка, становление сырного зерна и второго его нагрева количество микроорганизмов в сырной массе существенно увеличивается.
Вода во время созревания сыра
В процессе созревания содержание влаги в сырной массе постепенно уменьшается, что сказывается на интенсивности бактериальных и ферментативных процессов. При слишком быстрой и большой потере влаги творожной массой созревание сыра замедляется. Чтобы предотвратить существенное снижение содержания влаги в сыре, в хранилище поддерживают соответствующую относительную влажность воздуха, а также применяют покрытия (восковые, парафинополимерные сплавы, полимерные покрытия и пленки).
Наибольшая потеря влаги (4-6%) наблюдается при солении сыра. Уровень потери влаги при солении зависит от ее начального содержания (после прессования), концентрации и температуры рассола. Чем выше концентрация рассола, тем больше из сыра удаляется влаги. Чем больше влаги в сыре после прессования, тем больше ее потери при солении и созревании.
После соления содержание влаги в сыре продолжает уменьшаться за счет усушки сыра. Наибольшая потеря влаги наблюдается в мягких сырах, имеющих меньшие размеры и повышенное содержание влаги по сравнению с твердыми сырами.
Белки во время созревания сыра
В процессе созревания сыров биохимические изменения именно белковых веществ считаются основными. Под влиянием сычужного фермента и ферментов молочнокислых бактерий белки сырной массы разлагаются с образованием различных азотистых соединений. При совместном действии на белки сычужного и бактериальных ферментов эффективность каждого из них усиливается. Однако ведущая роль в ферментативном разложении белков творожной массы принадлежит именно молочнокислым бактериям. Поэтому для ускорения созревания сыров используют закваски, в состав которых входят культуры с повышенной протеолитической активностью.
В процессе созревания сыра параказеинфосфатный комплекс постепенно распадается на растворимые в воде белковые вещества (высокомолекулярные полипептиды – альбумины), затем на средне- и низкомолекулярные полипептиды (пептоны, пептиды) и, наконец, на аминокислоты.
Одновременно аминокислоты и низкомолекулярные пептиды отщепляются от полипептидов. Итак, ферментативный распад белка сопровождается образованием растворимых в воде азотистых соединений, количество которых непрерывно увеличивается. Однако около 50-80% параказеинфосфатного комплекса (в зависимости от вида сыра) остается вне ферментативного процесса.
Наличие или отсутствие горького привкуса объясняется следующим. Некоторые штаммы молочнокислых стрептококков способны расщеплять образованные при гидролизе горькие пептиды. В связи с этим, чтобы предотвратить возникновение горечи в сырах, в состав заквасок следует вносить штаммы молочнокислых бактерий, которые сами не образуют горькие пептиды, но обладают способностью гидролизовать их при накоплении в процессе вызревания.
Молочный жир во время созревания сыра
Степень распада жира в твердых и мягких сырах неодинаков. В мягких сырах гидролиз жира происходит интенсивнее, в твердых (за исключением сыров с высокой температурой второго нагревания, например Швейцарского) – значительно слабее.
Во всех сырах содержатся свободные жирные кислоты – масляная, капроновая, каприловая, каприновая, валериановая. В твердых сырах их содержание незначительно. Большинство из этих кислот формируют характерные для мягких сыров острые вкус и запах. В мягких сырах, особенно в сырах, которые созревают с участием микроскопических грибов, происходит ферментативное окисление насыщенных жирных кислот. При этом образуются метилкетоны, которые играют значительную роль в формировании вкуса этих сыров.
При созревании сыров может быть также ферментативное разложение других липидных ингредиентов молока – фосфолипидов и стеридов. Фосфолипазная активность молочнокислых бактерий мало изучена, поэтому ее обычно не учитывают при составлении заквасок. Однако, исследования показали, что культуры с высокой фосфолипазной активностью могут повлечь твердых сырах посторонний привкус.
Созревание сыра: что происходит с лактозой
В процессе созревания сыров лактоза сбраживается молочнокислыми бактериями еще до начала основных изменений белков и жира. Она довольно быстро (через 7-10 дней после изготовления сыра, а с биологической обработкой молока за 3-5 суток) полностью исчезает через 30-40 суток в зависимости от вида сыра. Основным продуктом сбраживания лактозы является молочная кислота. Динамика накопления молочной кислоты обусловлена преимущественно составом бактериальной закваски, температурой второго нагревания и влажностью сыра после прессования. Так, молочнокислые гомоферментативные стрептококки и палочки почти полностью сбраживают лактозу в молочную кислоту. Ароматообразующие гетероферментативные стрептококки являются слабыми кислотообразователями и кроме молочной кислоты при сбраживании молочного сахара, образуют побочные продукты (углекислоту, уксусную кислоту, диацетил, ацетоин и др.), которые влияют на вкус и аромат сыра.
Процесс кислотообразования можно регулировать внесением различных доз бактериальной закваски, изменением количественного соотношения в них обычных и ароматообразующих стрептококков, активизацией БЗ, применением гидролизатов, бактериальных концентратов, изменением температурного режима созревания и другими факторами.
Количество молочной кислоты в сыре определяет значение титруемой и активной кислотности в нем, что влияет на скорость созревания и консистенцию продукта. В свежем сыре белки в большом количестве связывают образовавшуюся молочную кислоту, и следовательно, способствуют дальнейшему активному размножению в сыре молочнокислых бактерий. Поэтому титруемая кислотность всех видов сыров быстрее, как правило, в первые часы после окончания основного технологического цикла.
По мере роста кислотности и полного использования молочного сахара происходит отмирание и автолиз клеток молочнокислой микрофлоры и смена одних видов молочнокислых микроорганизмов, менее устойчивых к кислотности, другими, более кислотоустойчивыми видам (в первые 10-15 дней после изготовления преобладают Str.lactиs, Lactobacиllus Case). В дальнейшем рост титруемой кислотности замедляется и в конце созревания она может снизиться вследствие накопления щелочных продуктов распада белков.
Активная кислотность имеет важное значение для дальнейшего направления биохимических (ферментативных) процессов в сыре. От нее в значительной степени зависят физические свойства сырной массы, которые формируют структуру и консистенцию готового сыра. Следовательно, при производстве сыров нужно вовремя регулировать молочнокислый процесс, поддерживая на отдельных этапах технологического процесса оптимальную активную кислотность в соответствии с конкретными технологий, является одним из условий ускорения ферментации белковых веществ сыра. При избыточном или, наоборот, недостаточном накоплении молочной кислоты консистенция и вкус сыра ухудшаются. На 3-5 день после прессования кислотность сыра составляет рН 5,25-5,3 и является оптимальной. Молочная кислота, которая накапливается в сыре, подавляет развитие газообразующих, маслянокислых и других вредных для сыра бактерий.
От интенсивности молочнокислого брожения зависит не только активная кислотность, но и условия созревание сыра и качество готового продукта. Чрезмерно высокая активная кислотность сырной массы негативно влияет на консистенцию сыра (потеря связности сырной массы, появление колкой консистенции сырного теста, отсутствие рисунка).
Сбраживание молочного сахара значительно влияет на созревания, вкус и консистенцию сыра. Если развитие молочнокислых бактерий подавлено высокой температурой второго нагревания, чрезмерным солением сыра, переохлаждением его при солении или другими факторами, то в сыре слишком долго остается молочный сахар, который может привести к снижению качества готового продукта.
На практике активную кислотность сырной массы регулируют внесением различных доз бактериальных заквасок (от 0,5 до 1,5%, для отдельных видов сыров до 2,5%) в зависимости от ее активности, продолжительности отдельных технологических операций и скорости роста кислотности, а также от разведения сыворотки в процессе выработки сыра питьевой пастеризованной водой, быстрого охлаждения сыра водой или рассолом (температурой 6-8 ° С) и др.
Как уже отмечалось, на активную кислотность значительно влияет также содержание влаги в сыре после прессования. Как правило, повышенное содержание влаги в сыре после прессования способствует увеличению активной кислотности.