Производство сыра

 

 Бактериальные  закваски и сычужные фермент 

 

Бактериальные закваски и препараты

В молоко перед  свертыванием вносят производственные закваски или активированные бактериальные препараты с целью восполнения полезной микрофлоры, уничтоженной при пастеризации молока и формирования видовых особенностей сыров.

Бактериальные закваски (БЗ) и бактериальные препараты (БП) для производства сыров различаются  качественным и количественным составом микрофлоры, ее состоянием, количеством жизнеспособных клеток, формой выпуска, фасовкой, а отсюда - назначением и способами применения.

В зависимости  от формы выпуска и содержания микроорганизмов различают: сухие  и жидкие БЗ, представляющие собой чистые культуры молочнокислых бактерий в молоке, содержащие в 1г (см3) не более 10 млрд. жизнеспособных клеток; сухие и жидкие БК, содержащие в 1г (см3) не менее 100 млрд. жизнеспособных клеток.

По составу  микрофлоры различают закваски и  препараты молочнокислых бактерий, пропионовокислых бактерий и сырной слизи.

По количеству видов и штаммов микроорганизмов, включаемых в состав микрофлоры заквасок и препаратов, различают моновидные, поливидные и смешанные БЗ и БК. Моновидные – состоящие из одного вида микроорганизмов – одно- или многоштаммовые закваски и концентраты (например, БК мезафильных молочнокислых палочек вида L. plantarum). Поливидные (многовидные) – состоящие из нескольких видов одного рода или семейства микроорганизмов. Смешанные закваски и концентраты состоят из микроорганизмов различных видов, родов и семейств.

Необходимым элементом  производства сыров являются молочнокислые  бактерии, вносимые в молоко для  выработки сыра в виде специально подобранных и подготовленных комбинаций.

Молочнокислые бактерии выполняют следующие функции:

·   преобразуют основные компоненты молока (лактозу, белки, жир) в соединения, обуславливающие вкусовые и ароматические свойства сыра и его консистенцию, питательную и биологическую ценность, в том числе сбраживают молочный сахар и цитраты, с образованием молочной кислоты, углекислотного газа и некоторых других продуктов (диацетила, ацетоина, уксусной кислоты);

·   активизируют действие молокосвертывающих ферментов и стимулируют синенрезис сычужного сгустка

·   принимают участие в формировании рисунка и его консистенции;

·   подавляют развитие технически вредных и патогенных микроорганизмов, снижающих качество сыра, и вызывающих порчу сыра (масленнокислые бактерии) или вызывающих пищевые отравления (стафилококки, сальмонеллы) за счет сбраживания углеводов, повышения активной кислотности и снижение окислительно-восстановительного потенциала сыра, а также продуцирования специфических ингибирующих веществ.

Молочнокислые бактерии, включаемые в состав микрофлоры БЗ и БП, по таксонометрическим и функциональным признакам можно разделить на следующие группы:

·   мезофильные гомоферментативные (сбраживающие лактозу преимущественно до молочной кислоты) молочнокислые стрептококки рода Streptococcus, видов S.lactis и S.cremoris и молочнокислые палочки рода Lactobacillus, видов L.plantayum и L.casei;

·   мезофильные гомоферментативные молочнокислые стрептококки вида S.lactis, разновидности S.lactis subsp. Diacetilactis и S.lactis subsp. Acetoinicus, сбраживающие цитраты в присутствии углеродов с образованием углекислого газа, уксусной кислоты, ацетоина, диацетила;

·   мезофильный гомоферментативные ( сбраживающие лактозу с образованием молочной кислоты, уксусной кислоты, этилового спирта и углекислого газа) молочные бактерии группы Leuconostos видов Len. Lactis, Len.cremoris и Len.dextranicum;

·   термофильные гомоферментативные молочнокислые стрептококки вида S.thermophilus и молочнокислые палочки видов L.lactis, L.helyeticus, L. Bulgaris и L.acidophilus.

При выработке  сыров с высокой температурой второго нагревания используют БЗ и БК термофильных молочнокислых бактерии. Для обогащения микрофлоры сыров с высокой температурой второго нагревания используют БЗ и БК мезофильных молочнокислых бактерии.

При производстве сыров с высокой температурой второго нагревания из пастеризованного молока, наряду с молочнокислыми бактериями обязательным компонентом заквасочной микрофлоры являются пропионовокислых бактерии культур микроорганизмов вида Propionibacterium freudenreichii subsp.freudenreichii, Propionibacterium freudenreichiigclobosum.

При выработке  сыров производственные бактериальные  закваски или активизированные БП обычно вносят в молоко перед свертыванием.

Доза вносимой закваски составляет 0,5-2,5 % от количества перерабатываемого молока. Конкретная доза закваски зависит от вида сыра, скорости нарастания кислотности сыворотки и темпа обсушки зерна, зрелости и физико-химических свойств молока.

Перед внесением  закваски в молоко ее необходимо тщательно  размешать во избежание попадания  в молоко комочков сгустка, в местах нахождения которых в сырной массе могут образовываться зоны усиленного брожения и появляться белые пятна.

При излишнем развитии молочнокислого процесса можно в допустимых для  каждого вида пределах уменьшать  дозу вносимой закваски. Вместе с тем, надостаточное внесение заквасочных культур может привести к нарушению биохимических процессов в сырной массе, а отсутствие конкуренции – к активизации посторонней, технически вредной микрофлоры. В результате усиливается вероятность появления горечи, нечистоты и других пороков вкуса и запаха, наличие неправильного или отсутствие рисунка [3].

 

 Сычужный  фермент

Лучшим для сыроделия  является сычужный фермент, содержащий два ингредиента – химозин (ренин) и пепсин (А и В). Оба ингредиента  свертывают молоко, при этом химозин более активен. Молокосвертывающая активность сычужного фермента зависит не только от соотношения ингредиентов, но и от свойств молока, кислотности, температуры и содержание в нем ионов кальция. Фермент стабилен при рН 5,3 - 6,3 (имеет оптимальную активность при рН 6,2 и температуре 40С). Однако чистый сычужный фермент является дорогостоящим препаратом, т.к. его получают из сычуга молодых телят. При этом в ферменте содержится до 70% химозина. С возрастом состав фермента меняется, и у взрослых животных в нем преобладает пепсин. Технический препарат сычужного фермента содержит 30-40% пепсина и имеет достаточно высокую молокосвертывающую активность.

Говяжий пепсин, наряду с  его пониженным молокосвертывающей, обладает высокой протеолитической активностью. Поэтому сыры, изготовленные с применениме такого фермента, часто имеют пороки вкуса – горечь.

Наиболее оптимальным  для сыроделия является применение для сыроделия различных ферментных препаратов, представляющих смесь сычужного  фермента с говяжим пепсином (или пепсином домашней птицы).

В отечественном сыроделии  наиболее распространены следующие  ферментные препараты: сычужные порошок, пепсин пищевой свиной, пепсин пищевой  говяжий.

В последние годы в отечественном  сыроделии стали применяться ферментные препараты микробного (плесневого и бактериального) происхождения, в основном импортного производства [3].

 

 Биохимические  процессы, протекающие в производстве  сыра

В процессе созревания сыра вследствие биохимических реакций  выделяются газы: углекислый газ, водород, аммиак и др. Частично они выделяются наружу, частично задерживаются в сырной массе, образуя глазки.

Аммиак образуется при  дезаминировании аминокислот. Часть  его вступает в соединение с кислотами, часть накапливается в свободном  состоянии и улетучивается, о чем свидетельствует запах аммиака в сырохранилищах. Водород выделяется в процессе маслянокислого брожения молочной кислоты, а также в результате деятельности бактерий группы кишечных палочек. Он плохо растворяется в сырной массе, легко диффундирует через неплотные участки, поэтому не задерживается в сыре. Однако при энергичном маслянокислом брожении образуется большое количество водорода, что может привести к получению неправильного рисунка и вспучиванию сыра.

Углекислый  газ по сравнению с другими газами выделяется в значительно больших количествах (содержание С02 составляет 60-90% количества всех газов). Он образуется при сбраживании молочного сахара и солей молочной кислоты (лактатов) ароматобразующими молочнокислыми, пропионовокислыми, маслянокислыми бактериями, бактериями группы кишечных палочек, а также при декарбоксилировании аминокислот и жирных кислот. Углекислый газ сравнительно хорошо растворяется в сырной массе, однако его образуется настолько много, что он создает пересыщенный раствор и при благоприятных условиях начинает выделяться. Газ скапливается в микропустотах сырной массы, постепенно расширяет их, превращая в глазки. При быстром выделении СО2 таких центров скопления газа будет очень много, и тогда глазки образуются мелкие и в большом количестве (голландский, костромской сыры). При медленном выделении СО2, например, в советском и швейцарском сырах, глазки образуются крупные и в малом количестве.

 

Молочнокислое брожение

В мелких твердых  и полутвердых сырах рисунок  образуется при развитии ароматобразующих молочнокислых бактерий (Leuc.dextranicum, Lac.diacetlactis и др.). Как показывает опыт, сыр, выработанный с использованием одной культуры Lac.lactis , не имеет рисунка. Ароматобразующие бактерии сбраживают молочный сахар, в результате чего образуются разнообразные продукты и углекислый газ[4].

Образующаяся  в процессе гликолиза ПВК является в молочнокислом брожении акцептором электронов.

 

 Пропионовокислое  брожение

В сырах с  высокой температурой второго нагревания образование глазков обуславливают пропионовокислые бактерии, сбраживающие молочный сахар, молочную кислоту и ее соли[4].

 

3С12Н22О11 + 3Н2О  à 8СН3СН2СООН + 4СН3СООН + 4СО2 + 4Н2О

лактоза пропионовая  к-та уксусная к-та

3СН3СНОНСООН  à 2СН3СН2СООН + СН3СООН + СО2 + Н2О

молочная к-та пропионовая к-та уксусная к-та

В процессе гликолиза  молекула органического вещества метабилизируется до пирувата. Молекула ПВК усложняется  – карбоксилируется в реакции, катализируемой биотинзависимым фертментом. Донором  СО2 является метилмалонил-КоА. В реакции транскарбоксилирования образуется щавелеянтарная кислота (ЩУК) и пропионил-КоА:

 

 

ЩУК в результате трех последовательных ферментетивных реакций превращается в янтарную кислоту, реакции протекают с  участием НАДН+ , возникших при окислении 3-ФГА. На сукцинат переносится КоА-группа с пропионил-КоА, в результате чего образуются сукцинил-КоА и пропионовая кислота, которая выводится из процесса и накапливается вне клетки. Сукцинил-КоА с помощью изомеразы превращается в метилмалонил-КоА. Эту реакцию называют ключевой в пропионовом брожении, т.к. в ней подготавливается субстрат, являющийся предшественником пропионовой кислоты, - метилмалонил-КоА.

 

 

 

В ходе реакции  образуются дополнительные продукты:

Пропионовокислое  брожение рассматривается как наиболее совершенные впособ получения энергии в анаэробных условиях[7].

 

 Маслянокислое  брожение

Маслянокислое брожение приводит к образованию  в сыре крупных глазков неправильной формы или же пустот щелевидной формы. Маслянокислые бактерии сбраживают лактозу, молочную кислоту и лактаты с выделением углекислого газа, водорода и масляной кислоты[4].

Принципиально иной тип брожения, возникает конденсация  типа С2 + С2 à С4 (масляная кислота). Основными  продуктами брожения являются: углекислый газ, водород, масляная и уксусная кислоты. Дополнительные продукты: этанол, ацетон, изопропанол, атомарный водород и др[7].

Рисунок 7 –  Маслянокислое брожение

2 Технологическая  часть 

 

2.1 Технология  производства сыра 

 

2.1.1 Характеристика  готового продукта

Сыр должен соответствовать требованиям приведенным ниже.

Форму, размер и  массу сыр должен иметь следующие: форма - низкий цилиндр со слегка выпуклой боковой поверхностью и округлыми  гранями; высота -10-18см; диаметр 24-28см; масса - 4,7-1,1 кг.

Органолептические показатели сыра:

- вкус и запах  - выраженный сырный, слегка кисловатых, без посторонних привкусов и запахов, допускается слегка пряный вкус;

- внешний вид-  корка ровная, без повреждений  и толстого подкоркового слоя, покрытая специальными парафинами, полимерными, комбинированными составами  или полимерными пленками под вакуумом, поверхность должна быть чистой;

- консистенция- тесто пластичное, нежное, однородное (допускается слегка плотное тесто);

- рисунок - на  разрезе сыр имеет равномерно  расположенный рисунок, состоящий  из глазков неправильной, угловатой или щелевидной формы;

- цвет теста  - от слабо-желтого до желтого,  равномерный по всей массе.

Физико-химические показатели сыра: массовая доля жира в  сухом веществе 50±1,6%; массовая доля влаги, не более 44%; массовая доля поваренной соли 1,5± 0,5%. [3]

2.1.2 Рецептура сыра на 100кг продукта

 

Таблица 1 - Рецептура  сыра

 

Компонент	Масса, кг
Молоко	1000
Мезофильных бактерий	10
Фермент	0.025
СаС1	0,1
КNО3,	0.1
Вода	40
соль	2

 

2.1.3 Характеристика  сырья 

 

2.1.3.1.Молоко

Молоко коровье, заготавливаемое по ГОСТ 13264, соответствующее требованиям, предъявляемым к молоку для сыроделия.

В молоке не допускаются  ингибирующие вещества (антибиотики), моюще-дезинфецирующие вещества (сода, аммиак).

Молоко должно быть плотностью не менее 1027 кг/м3.

Молоко, предназначенное для выработки сычужных сыров, должно отвечать требованиям высшего или первого сорта, но содержать соматических клеток не более 500 тыс/смЗ, и по сычужно бродильной пробе соответствовать требованиям не ниже 2-го класса. Содержание спор мезофилных анаэробных лактатсбраживающих бактерий в таком молоке должно быть не более 13 в смЗ.