Материал: Рогожин В.В., Рогожина Т.В. Биохимия сельскохозяйственной продукции

Глава 18. Биохимия молока

18.9.2.2. Сыропригодность молока

Сыропригодность — это комплекс физико-химических, биохимических и бактериологических требований к молоку, соблюдать которые необходимо всем, кто занимается производством сыра. Нарушение этих требований приводит к получению недоброкачественного сыра. Установление сыропригодности молока по сычужной свертываемости зависит от температуры свертывания, пастеризации, кислотности молока, наличия кальция в ионной форме в самом молоке (сырье) и массы добавленного и активности молокосвертывающего фермента.

Чистота молока. Молоко, предназначенное для переработки на сыр, должно быть свежим, так как длительное хранение молока при низкой температуре приводит к возрастанию β-казеина, что ухудшает свойство сгустка, понижая активность сычужного ферментативного комплекса. Кроме того, в молоке не должно быть механических примесей, а также болезнетворных бактерий. Бактериальная обсемененность 1 см3 молока, предназначенного для производства сыра, не должна превышать 5 105 клеток. Непригодно для сыроделия молозиво и стародойное молоко, т. е. молоко, полученное в первую и последнюю неделю лактации. Животные не должны болеть маститом.

Кислотность молока. Коровье молоко с кислотностью 16…18 °Т (рН 6,2…6,4) сразу после дойки должно быть отфильтровано и после охлаждения до 10 °С выдержано при этой температуре в течение 10…12 ч до кислотности 18…21 °Т. В этот период происходит созревание молока и только после этого молоко можно использовать для производства твердых сыров, тогда как молоко с кислотностью 21…25 °Т предназначено для производства мягких сыров.

Содержание казеина. В молоке, предназначенном для сыроделия, должны содержаться устойчивые крупные мицеллы казеина с высоким содержанием χ-казеина. Сумма фракций α-, β- и χ-казеинов должна составлять более 90%. При этом молоко должно быстро свертываться под действием сычужного фермента.

Сычужный ферментативный комплекс (СФК). Активность СФК определяется по способности молока свертываться в его присутствии. Причем этот показатель является ведущим при изготовлении сыра, так как малая активность СФК приводит к формированию дряблого, медленно уплотняющегося сгустка. При высокой активности СФК свертывание молока наблюдается в течение 30…60 мин при 32…35 °С. При этом образуется плотный раскалывающийся сгусток и выделяется зеленоватого цвета прозрачная сыворотка.

Химический состав молока. В коровьем молоке, используемом для производства сыра, должно быть липидов в пределах 3,3…3,5 %, а белка

418

18.9. Биохимические процессы при изготовлении продуктов

не менее 3,1% (2,5% казеинов), 8,4% СОМО. При этом соотношение липид : белок — 1,06…1,17. Молоко должно содержать от 120 до 140 мг% солей кальция. Понижение концентрации кальция в молоке проявляется в замедлении его свертываемости, а сгусток при этом получается дряблый, плохо поддающийся обработке. При изготовлении сыра в молоко добавляют 30 г безводного CaCl2 на 100 кг цельного молока. Молоко, которое не свертывается при добавлении хлорида кальция, непригодно для производства сыра.

Лекарственные средства. В результате лечения коров антибиотиками или другими лечебными препаратами в молоке могут обнаружиться их следы, что может повлиять на развитие бактерий, необходимых для сыроварения. Поэтому у таких животных молоко можно использовать в производстве сыра только через 2…3 суток после отмены лекарственных средств.

18.9.2.3. Классификация сыров

Многократно предпринимаются попытки классифицировать сыры. Однако из-за их многообразия, сильных различий в технологических свойствах пока не удается это сделать. В связи с этим универсальной классификации сыров нет. Чаще всего в основе классификации сыров используется технологический процесс, в результате которого получен сыр. Однако известно, что разновидность сыра формируется как под влиянием ферментативных систем, так и метаболических процессов, протекающих

вмикроорганизмах. Кроме того, на формирование сыра оказывает влияние активность сычужных ферментов и химический состав молока. Разнообразие этих факторов определяют индивидуальные свойства каждой разновидности сыра. Поэтому некоторые классификации используют

воснове содержание влаги в обезжиренном сыре. По этому показателю сыры подразделяют (см. ГОСТ Р 52686–2006) на сухие с содержанием менее 15 % воды, сверхтвердые — до 51 %, твердые — 49…56 % включительно, полутвердые — 54…69% включительно и мягкие — не менее 67%. Сыры в зависимости от наличия и срока созревания подразделяют на зрелые и без созревания.

Воснове классификации сыров, предложенной З.Х. Диланяном, было использовано разнообразие состава микрофлоры, под воздействием которой формируются различные виды сыров. При этом предлагалось разделить все сыры на три класса: сычужные, кисломолочные, переработанные. При этом сычужные сыры делили еще на три подкласса: твердые, полутвердые и мягкие. В созревании твердых сыров принимают участие молочнокислые бактерии, тогда как в созревании полутвердых сыров участвуют молочнокислые бактерии с обязательным хорошо развитым слоем слизи на поверхности сыра. Мягкие сыры созревают под влиянием

419

Глава 18. Биохимия молока

щелочеобразующих бактерий сырной слизи и микроскопических сыров. Ранее кисломолочные сыры делили на два подкласса: с краткосрочным созреванием и длительными сроками созревания; плавленые сыры подразделяли на пять подгрупп: ломтевые, колбасные, пастообразные, сладкие и консервированные.

18.9.2.4. Закваски для производства сычужных сыров

При производстве сыров в качестве закваски используется чистая бактериальная культура, в составе которой молочнокислые стрептококки и молочнокислые палочки. Чаще всего используют Str. lactis, Str. cremoris, Str. lactis subsp. diacetilactis, Leuc. dextranicum.

Бактериальный препарат можно использовать для приготовления закваски или добавлять в молоко при производстве сыра. При этом молоко тщательно перемешивают и выдерживают при 30 °С в течение 2…3 ч до достижения кислотности в 30 °Т. После этого смесь охлаждают до 5 °С, а затем используют в течение 10…24 ч. Полученный активированный биопрепарат вносят в молоко перед сычужным ферментом в количестве 0,1…0,5%. Перед началом технологического процесса необходимо каждый раз использовать свежую закваску.

18.9.2.5.Использование физико-химических и биохимических методов при производстве сыров

Оптимальными условиями для сычужного фермента (химозина) являются 41 °С и рН молока 6,2…6,4. При температуре выше 60 °С СФК инактивируется, при этом молоко не свертывается. Активность СФК понижается с уменьшением температуры и при температуре ниже 10 °С молоко прекращает свертываться. Однако протекает процесс подготовки молока к свертыванию. При этом на начальном этапе малоактивный фермент превращает казеин в параказеин. Этот процесс зависит от температуры. Так, при 3…10 °С он может длиться 4…5 ч, а при 30 °С — 15…20 мин. Добавляя в охлажденное до 3…10 °С молоко СФК, в которое предварительно были добавлены закваска и хлорид кальция, инициируют превращение казеина в параказеин, а последующее нагревание смеси до 30 °С в течение 1…1,5 мин способствует формированию сгустка. При этом происходит коагуляция параказеина и уплотнение сгустка.

Процесс свертывания молока при производстве твердых сыров можно условно разделить на 4 стадии: 1) ферментативная; 2) коагуляция; 3) структурообразование; 4) синерезис.

При производстве сыров можно использовать и пепсин — фермент, выделенный из четвертого отдела желудка взрослых жвачных животных.

420

18.9. Биохимические процессы при изготовлении продуктов

Однако пепсин обладает меньшей избирательной протеазной активностью по отношению к казеинам, чем химозин.

Для приготовления сыра в молоко добавляется от 10 до 40 г безводного CaCl2 на 100 кг молока. Без добавления кальция в молоко при изготовлении сыра невозможно получить хороший молочный сгусток. При этом тепловая обработка молока ухудшает качество сгустка. Причем отмечается следующая закономерность: чем выше температура пастеризации и длительнее выдержка молока, тем менее прочный формируется молочный сгусток. Последний образуется за счет формирования связей между остатками фосфорной кислоты казеина и кальция при участии сычужных ферментов. Тепловая обработка молока уменьшает содержание ионов кальция, которые в виде фосфатных солей вместе с сывороточными белками выпадают в осадок. Избавиться от этого можно внесением в молоко дополнительных концентраций хлорида кальция.

18.9.2.6.Основные этапы технологического процесса производства сыров

При производстве сыров необходимо строго придерживаться основных требований технологического процесса, которые определяются качественным составом молока, условиями его пастеризации и гомогенизации, а также необходимостью проведения этапа созревания молока с последующим свертыванием молока; в завершение производится формование сыра, его прессование и посолка.

Пастеризация молока. Пастеризация молока для производства сыра проводится при 72…74 °С в течение 15…20 с. В результате пастеризации в молоке должна понизиться концентрация бактерий, происходит частичная денатурация казеина, а также частичная потеря солей кальция. Перед началом технологического процесса обязательно проверяют свертываемость молока (сычужная проба). Если продолжительность свертываемости молока составляет 10…15 мин, то такое молоко можно использовать для производства сыров. При более продолжительной свертываемости молока оно признается технически непригодным и не используется для производства сыров.

Созревание молока. Этап созревания молока сопровождается активизацией молочнокислых бактерий, которые в результате своей жизнедеятельности продуцируют молочную кислоту. Основными субстратами этих бактерий являются глюкоза и лактоза. Последняя может быть разложена ферментами на глюкозу и галактозу. Продуктом окисления глюкозы под действием ферментов гликолиза служит молочная кислота, возрастание концентрации которой в молоке может повышать кислотность среды. Так, например, для производства голландского сыра кислотность молока

421

Глава 18. Биохимия молока

должна быть 17…19 °Т, швейцарского — 17…20, рассольных сыров типа чанах и грузинского — 20…21, чеддера и российского — 22…23 °Т.

При созревании сырной массы должна увеличиваться численность молочнокислых бактерий до 15 млн бактерий в 1 мл молочной смеси, повышаться вязкость молока, возрастать растворимость солей кальция, а также происходить агрегация мицелл казеина. Это способствует работе сычужного фермента, действие которого происходит на поверхности мицелл казеина. Поэтому для повышения эффективности процесса свертывания молока мицеллы должны быть крупных размеров. Образование таких мицелл позволяет экономить фермент в производственном процессе.

Механизм ферментативного свертывания молока основан на избирательном расщеплении у χ-казеина одной из пептидных связей, расположенной между 105 и 106 аминокислотными остатками полипептидной цепи. В результате полипептидная цепь оказывается разорванной на две неравные части: в одной пептид с 105 аминокислотными остатками — пара-χ-казеин (параказеин), а в другой пептид с 63 аминокислотными остатками (казеиномакропептид). При этом пара-χ-казеин остается в составе мицелл, тогда как казеиномакропептид, обладающий гидрофильными свойствами, переходит в сыворотку. Формирование сгустка начинается только после гидролитического расщепления 80…90 % χ-казеина.

Результатом созревания сырной массы является быстрое свертывание молока с образованием плотного сгустка. Этап свертывания молока сопровождается непрерывным ростом молочнокислых бактерий. Инициируется добавлением к молоку сычужных ферментов, которые расходуются из расчета 2,0…2,5 г на 100 кг молока. Процесс протекает при температуре (30 ± 2) °С в сыродельных ваннах. При точном выдерживании температуры можно получить сгусток определенной плотности, при этом достигается воспроизводимая продолжительность свертывания молока.

При установлении постоянной температуры среды в молоко последовательно вносят при постоянном перемешивании закваску, хлористый кальций и сычужный фермент. После внесения всех компонентов молоко перемешивают в течение 4…5 мин, а затем оставляют в покое до образования сгустка. Свертывание молока должно завершиться через 30…60 мин. Готовый сгусток должен иметь на разломе ровные острые края, не дробиться, выделять чистую без белка сыворотку зеленоватого цвета. Для усиления выделения сыворотки сырную массу вместе с сывороткой дополнительно подогревают, проводя так называемое второе нагревание.

Уплотнению сгустка способствует сближение белковых молекул казеина и отделение сыворотки. Липиды, присутствующие в молоке в составе жировых шариков, переходят в сгусток, а затем в сырную массу. Жировые шарики распределяются в промежутках между консолидированными волокнами казеина, составляющих строму свернувшегося казеина. Липиды

422