Микробиология сыра

6 СУЩНОСТЬ БИОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ  ПРИ СОЗРЕВАНИИ СЫРОВ

Биохимические превращения веществ сырной массы происходит под воздействием экзо- и эндоферментов различных групп микроорганизмов и в меньшей мере ферментов сычужного порошка и перерабатываемого молока.

В процессе созревания наиболее глубоким изменениям подвергаются молочный сахар, белки и жиры, мене значительным – минеральные вещества и витамины.

 

6.1 Изменение молочного  сахара

Во всех группах сыров молочный сахар полностью сбраживается в течение первых двух недель. Лактоза подвергается брожению под действием ферментов молочнокислых бактерий, в результате которого образуется молочная кислота. Последняя поддерживает реакцию среды на определенном уровне, что препятствует развитию гнилостных и других нежелательных микроорганизмов.

При брожении лактозы ароматобразующими молочнокислыми стрептококками продуцируются уксусная кислота, этиловый спирт, диацетил, которые обогащают вкус сыра, и углекислый газ, обуславливающий образование рисунка мелких твердых сыров.

Скорость образования и количество молочной кислоты зависят в основном от дозы, состава и активности бактериальной закваски, температуры второго нагревания, содержания влаги и соли.

Выход молочной кислоты при проиводстве твердых сыров составляет около 65 – 70 % общего количества сброженного молочного сахара. Такое уменьшение свидетельствует о том, что молочная кислота в процессе созревания сыра подвергается дальнейшим химическим превращениям, в результате которых образуются лактаты и другие вещества.

В крупных твердых сырах некоторое количество лактатов сбраживается пропионовокислыми бактериями с образованием пропионовой и уксусной кислот, а также углекислого газа.

Интенсивность накопления молочной кислоты влияет на рН сыра, от которого, в свою очередь, зависят скорость созревания, вкус, структура, консистенция, то есть качество готового сыра. Помимо молочной кислоты в сыре изменяется и лимонная кислота, которая переходит из молока. При сбраживании лимонной кислоты образуются главным образом ароматические вещества – диацетил, ацетоин и другие.

6.2 Изменение молочного  жира

Жир в процессе созревания почти все сыров подвергается гидролизу под действием липолитических ферментов (лигаз). Они поступают в сыр с перерабатываемым молоком, сычужным порошком и продуцируются молочнокислыми, пропионовокислыми бактериями, бактериями сырной слизи и особенно плесенями. В результате гидролиза жира высвобождаются жирные кислоты, в том числе летучие, которые участвуют в образовании характерного вкуса и запаха.

Интенсивность распада жира и накопления летучих жирных кислот в сырах различна – в твердых она ниже, чем в мягких.

В мелких твердых сырах жир расщепляется незначительно. В крупных твердых сырах гидролиз жира осуществляется активнее под действием липолитических ферментов, выделяемых молочнокислыми палочками и пропионовокислыми бактериями.

На вкус и запах этих сыров особенно сильно влияет пропионовокислое брожение, в результате которого пропионовая и уксусная кислоты. Они придают сырам специфический, немного пряный, ореховый привкус.

Наряду с жирными кислотами в сырах образуется глицерин, однако он не обнаруживается, так как потребляется микроорганизмами.

6.3 Изменение белков

При созревании белков важную роль играют белки, главным образом казеин. Изменение казеина начинается с момента действия на него сычужного фермента, который переводит казеин в параказеин. В дальнейшем параказеин изменяется уже в формованном сыре под влиянием молочной кислоты, сычужного фермента, поваренной соли и в самой большой степени – под влиянием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами.

Молочнокислые бактерии выделяют протеолитические ферменты двух типов: экзо- и эндопротеазы. Большой протеолитической активностью обладают эндоферменты, содержащиеся в клетках молочнокислых бактерий и освобождающиеся после их отмирания и автолиза.

Параказеин при созревании сыра начинает распадаться на более простые соединения, содержащие азот. Вначале появляются альбумозы и пептоны, которые распадаются затем до более простых соединений – пептидов, аминокислот и вплоть до аммиака.

Под действием сычужного фермента распад белков идет до пептонов, причем с образованием молочной кислоты и понидением рН до 4,9 усиливается пептонизирующее действие этого фермента.

В начальный период созревания в сырах в результате образования пептонов появляется горечь, которая к концу созревания исчезает, поскольку пептоны превращаются в пептиды и аминокислоты.

Активность протеолитических ферментов у молочнокислых палочек выше, чем у стрептококков. Этим объясняется тот факт, что в твердых сырах с высокой температурой второго нагревания, созревающих при участии термофильных молочнокислых палочек, происходит более глубокий распад белков с образованием свободных аминокислот.

Таким образом, при распаде во всех группах созревающих сыров накапливаются пептиды и аминокислоты, оказывающие значительное влияние на вкус готового продукта. Накопление отдельных аминокислот различно – по мере созревания сыра концентрация одних аминокислот возрастает, а других уменьшается. Поэтому каждый вид сыра имеет свой характер накопления и присущий ему набор свободных аминокислот.

Освободившиеся в процессе созревания аминокислоты под действием ферментов микрофлоры подвергаются различным изменениям. Они могут дезаминироваться, декарбоксилироваться, вступать в реакции с кетокислотами, переходить в другие аминокислоты. При этом образуются различные соединения:кето- и оксикислоты, амины, альдегиды, кетоны и другие. Многие из них играют существенную роль при формировании вкуса и запаха сыров.

6.4 Изменение минеральных  веществ и витаминов

Молочная кислота, взаимодействуя с минеральными солями и параказеинатом кальция, образует лактат кальция и монокальциевую соль параказеина, которая легко набухает, что способствует формированию эластичной консистенции сыра. Молочная кислота переводит в водорастворимое состояние минеральные соли сыра и фосфор неорганических солей.

В процессе созревания сыров накапливаются другие растворимые продукты, которые связывают значительное количество влаги, вследствии чего в оставшейся свободной воде повышается концентрация соли. В результате увеличения концентрации растворимых веществ в сыре повышается осмотическое давление и создаются неблагоприятные условия для развития микроорганизмов, что влечет за собой отмирание бактерий всех групп и повышает стойкость сыра при хранении.

Вследствие развития микрофлоры сыра изменяется содержание некоторых водорастворимых витаминов. Так, в крупных сырах пропионовокислые бактерии синтезируют витамин В12.

 

7 САНИТАРНО – МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ  КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА  СЫРА

Проводят исследование сырого молока, предназначенного для выработки сыра, исследование сычужного порошка, закваски, пастеризованного молока, сыра (в процессе производства и готового продукта).

Качество сырого молока оценивают по результатам редуктазной пробы, сычужно-бродильной пробы, пробы для обнаружения маслянокислых бактерий, по бродильному титру.

В сычужном порошке общее количество бактерий не должно превышать 10000 в 1 г; присутствие кишечных палочек и маслянокислых бактерий не допускается в 1 г.

Качество закваски контролируют ежедневно органолептически, определяют ее активность и чистоту.

В пастеризованном охлажденном молоке из ванны, в сыре после пресса и в готовом продукте (при появлении пороков) определяют общее количество молочнокислых бактерий, бродильный титр, количество маслянокислых бактерий и дрожжей. В пастеризованном молоке кишечные палочки не должны содержаться в 10 мл, а маслянокислые бактерии в 0,1 мл, в доброкачественном зрелом сыре кишечные палочки должны отсутствовать в 0,1 г, а количество спор маслянокислых бактерий не должно превышать 100 в 1 г.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сыр представляет собой концентрированную форму двух главных компонентов молока — жира и казеина (сложного белка), но получить его можно лишь при обязательном участии бактерий и поваренной соли. Вариации этих составляющих, а также конкретные условия производства позволяют изготавливать различные сорта сыров. Однако молоко должно быть биологически полноценным, содержать витамины, микроэлементы, полипептиды, аминокислоты. В нем не могут присутствовать антибиотики, лейкоциты, антитела. Для производства, допустим, сыра марки Советский его пастеризуют в течение 20-25 с при температуре 71 -72 °С, что убивает вегетативные клетки микроорганизмов, но споры, в частности вредителей сыров, сохраняют жизнеспособность. Они выделяют масляную кислоту и много газов. Избыточное образование последних приводит к вспучиванию массы, возникновению трещин и в конечном счете к порче сыра.

Пастеризованное молоко охлаждают до 8-10°С, вносят в него закваску, а через 30 мин — реннин. Последующий промежуток времени (10-14 ч) — стадия созревания. Именно тогда бактерии сбраживают лактозу, превращая ее в молочную кислоту. В результате гидрофильные свойства казеина снижаются. Под действием реннина он выпадает в осадок и при подогревании отделяется от сыворотки. Образовавшаяся сырная масса в формовочных аппаратах превращается в пласт. Его разрезают на куски необходимого размера и помещают в солильные камеры. От содержания NaCl зависит достижение всех органолептических свойств: вкус, аромат, консистенция (степень густоты), рисунок и др.

Затем продукт обсушивают, покрывают специальным восковым составом и помещают в камеры созревания. Здесь гибнут миллионы молочно-кислых бактерий, присутствующих в исходном субстрате. В ходе данного процесса высвобождается множество внутриклеточных ферментов. В сочетании с реннином и молочными катализаторами они воздействуют на жиры, белки и углеводы. В результате их расщепления накапливаются органические вещества — пептиды, аминокислоты, амины, участвующие в создании органолептических свойств сыра. Сладкий его вкус определяют такие аминокислоты, как аланин, глицин, пролин. Горький — лейцин, изолейцин, гистидин, лизин. Глутаминовая кислота обладает бульонным вкусом.

И вообще, процессы окисления и брожения в производстве сыров играют решающую роль. С древних времен, как отмечалось выше, для этого используют молочно-кислые бактерии (их называют еще одомашненными). Они вместе с сычужным ферментом участвуют в расщеплении составных компонентов молока, жиров, подавляют развитие в субстрате посторонней микрофлоры. Молочно-кислые бактерии — гомолактатные, сбраживающие углеводы с образованием только молочной кислоты. Однако в процессе этого брожения выход энергии очень незначителен, т.е. меньше, чем у других одноклеточных организмов. Поэтому для получения приемлемого результата им приходится окислять большое количество лактозного субстрата.

Кстати, гомолактатные бактерии представляют нормальную микрофлору желудочно-кишечного тракта людей, служат основой многих пробиотических препаратов. Их штаммы — антагонисты патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Гомолактатные бактерии используют прежде всего в заквасках для производства сыров, молочной кислоты, пищевого консерванта — низина.

Важную роль в процессах брожения играют и пропионовокислые бактерии — рекордсмены в образовании витамина В12. Они обусловливают острый вкус и общий рисунок лучших сортов сыра, продуцируют участвующие в формировании его аромата соединения (ацетоин, диацетил, диметил сульфид, ацетальдегид), кроме того, одни из немногих, способные сбраживать молочную кислоту как энергетическую основу закваски.

Впрочем, в функциональном отношении пропионовые и молочно-кислые бактерии — взаимно полезны. Первые получают субстрат, обеспечивающий им селективные условия жизнедеятельности, вторые, как оказалось, добывают при этом дополнительную энергию, в результате значительно увеличивается их рост. Однако пропионовые бактерии уживаются не со всеми штаммами молочно-кислых. По данным Всероссийского научно-исследовательского института маслодельной и сыродельной промышленности (Алтайский филиал) из 22 штаммов молочно-кислых бактерий 9 выступили антагонистами пропионовых. Не случайно специалисты все больше склоняются к использованию много-штаммовой сухой закваски с участием вторых, поскольку газо- и кислотообразующая активность их увеличена, что дает высокий экономический эффект.

Еще одна важная задача управления технологией сыроделия — ограничение роста микрофлоры, вызывающей дефекты продукта. Виновником его порчи обычно выступают возбудители масляно-кислого брожения. Не так давно под руководством доктора биологических наук Льва Остроумова (Всероссийский научно-исследовательский институт маслодельной и сыродельной промышленности) разработан эффективный способ ингибирования (замедления) данного процесса путем подбора некоторых молочно-кислых бактерий — антагонистов таких возбудителей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЛИТЕРАТУРА

Королев А.Н. Основы практического сыроделия. Издательство Сельхозгиз, Ленинград, 1930

Королев С.А. Основы технической микробиологии молочного дела. - М.: Пищевая промышленность, 1974

Билетова Н.В., Корнелаева Р.П. и др. под ред. Любашенко С.Я. Санитарная микробиология. - М.: Пищевая промышленность, 1980

4. Крусь Г.Н., Кулешова И.М., Дунченко Н.И. Технология сыра  и других молочных продуктов. – М.: Колос, 1992. – 320 с.

Зобкова З.С. Пороки молока и молочных продуктов. - М.: Молочная промышленность. 1998

Медико-биологические требования и санитарные нормы качества продовольственного сырья и пищевых продуктов. № 5061-89. М.: Издательство стандартов, 1990