Характеристика технології виробництва сиру кисломолочного

Перемішування або гомогенізація  витісняє ці ліпіди з оболонки кульок в сироватку і таким чином запобігає появі окисленого смаку, але те ж саме переміщення може сприяти розвитку сильнішого згірклого смаку. При виробництві деяких італійських сирів, для яких типовий згірклий смак, його можна навмисно підсилити, додаючи ліпазу.

Виникненню згірклості сприяє вивільнення жирних кислот під дією активних ліполітичних ферментів (ліпаз). Присутність в молоці невеликої кількості ліпаз є нормальною, проте вони володіють низькою тер-моустойчивостью, у зв'язку з чим їх активність нижча за активність ліпаз, що виробляються мікроорганізмами. Кількість мікробних ліпаз залежить від фази зростання організму, що продукує їх, ферменти, що проте виробляються мікроорганізмами, часто виявляються стійкішими до нагрівання, чим сам мікроорганізм. Наприклад, велика частина ліпаз психротрофних мікроорганізмів витримує нагрівання молока до 72 °С протягом 15 с.

Активність ферментів  при гідролізі жиру на жирні кислоти  і гліцерин залежить від того, чи мають ферменти доступ до певних жирних кислот, оскільки на активність ліпази впливає розташування жирної кислоти  в гліцериді. Наприклад, масляна кислота, що часто знаходиться в положенні 1 (або позиції а) три-глицерида. відщеплюється ліпазами швидше, ніж кислоти з довшим вуглецевим ланцюгом. Проте присутність кислот з довшими ланцюгами — пальмітиновою (С16) і стеариновою (С18), важливо тим, що вони пом'якшують інтенсивність розвитку інших присмаків. Отже, співвідношення кількостей жирних кислот в різних видах молока значно впливає на смак сиру.

У табл приведений склад жирних кислот (зокрема, стеариновою С18 і олеїновою С13). що впливають на температуру плавлення молочного жиру. Оскільки жирні кислоти з довшими вуглецевими ланцюгами поступають в молоко головним чином з корму (тоді як жирні кислоти з коротшими ланцюгами виробляються в рубці), на склад молочного жиру впливає раціон тварини. Наприклад, годування льняною макухою приводить до отримання молока з м'якшим жиром, тоді як годування травою — з твердішим. Таким чином, вирішальне дію на кількісний склад жирних кислот в коров'ячому молоці надають раціон і індивідуальні особливості тварини. Крім того, навіть при однаковому живленні спостерігаються істотні відмінності між цим складом у різних видів тварин. На смак готового сиру впливає присутність жирних кислот зі своїм власним смаком (наприклад, масляна кислота). У козиному молоці міститься істотне количе-ство капронової, каприлової і капринової кислот, тому сирий, вироблений з цього молока, має пікантний гострий смак, типовий для козиного молока. У овечому молоці також присутня підвищена кількість капринової кислоти, але що виходить в результаті сир не має настільки інтенсивного гострого смаку.

Ядро жирової кульки оточене  ліпопротеїновою мембраною (так  званою оболонкою жирової кульки), і, якщо оболонка ослаблена унаслідок  денатурації його протеїнів під впливом надлишків кислоти, мембрана може ушкоджуватися або прориватися, і при нагріванні з неї може витікати жир. Якщо це відбувається, жир стає легко доступний для гідролізу і подальшого окислення. Щоб підсилити активність ліполітичних ферментів і прискорити процес розщеплювання жиру і створення передумов для розвитку в сирі смаку і аромату, можна розщепнути жирові кульки до невеликих розмірів (діаметром 1-1,5 мкм) за допомогою гомогенізації. При цьому загальна площа оболонкового матеріалу зростає, і, хоча за рахунок протеїнів сироватки забезпечується побудова нових мембран, вони можуть бути тонше, ніж початкові оболонки.

Щоб прискорити ліполіз жирів  і процес дозрівання із збереженням  смаку і аромату, при виробництві  сира з блакитними прожилками використовують гомогенізацію. При цьому гомогенізують тільки сливки (25% жирності), після чого їх змішують із знежиреним молоком. Якщо застосувати обробку високим тиском до фракції знежиреного молока, кінцевий сир може придбати тверду розсипчасту структуру, що несприятливо впливає на якість.

Окрім гомогенізації, до руйнування мембрани і (з великою вірогідністю) до витоку жиру може привести пошкодження оболонки за рахунок денатурування білкової фракції, викликаного низьким рівнем рН і високотемпературною обробкою молока. Вільні жирні кислоти, що утворюються при розщеплюванні такого жиру ферментами сироватки, можуть утрудняти коагуляцію молока, вступаючи в реакцію з казеїном і блокуючи частину білка, необхідного для утворення згустка. Так, в молоці, що зберігалося при низькій температурі, вільні жирні кислоти (лауринова. міристинова і пальмітинова) ослабляють або затримують процес коагуляції при 35 °C.

Зміна змісту жирних кислот в коров'ячому молоці

Склад жирних кислот в молоці різних тварин

Примітка. С4— бутанова (масляна); С6 — капронова; С8 — каприлова; С10—  капринова; С12, - лауринова; С14— міристинова; С16 — пальмітинова; С18— стеаринова; С18:1— олеїнова. Інші кислоти — кислоти, включаючи лінолеву і ліноленову.

Згідно останнім дослідженням, насичені жирні кислоти підвищують рівень холестерину в крові, що збільшує ризик серцево-судинних захворювань. У зв'язку з цим останніми роками з'явилася тенденція до збільшення кількості ненасичених жирних кислот в їжі. Не дивлячись на полеміку навколо цієї точки зору, був створений метод включення в раціон корів інкапсульованого ненасиченого масла, що впливає на якісний склад жирних кислот молока. Метод заснований на тому, що, завдяки захисному покриттю, масло не переробляється в травному тракті тварини і з'являється в молочному жирі. На жаль, ненасичена лінолева кислота швидко окислюється, що викликає необхідність відразу після доїння додавати в молоко антиоксиданти (наприклад, бутилгидроксианизол). Сирне тісто, виготовлене з додаванням такого молока, має м'яку консистенцію і слабкий смак. Проте проблема високого рівня вмісту в їжі насичених жирів існує, і дієтологи рекомендують, щоб вміст жиру в споживаній їжі не перевищував 25% від загальної кількості калорій.

Мінорні ліпіди

Група ліпідів. пов'язаних з жиром, хоча і присутній в дуже незначній кількості, роблять великий вплив на інші компоненти молока. Дана група ліпідів включає стероли (тобто холестерол), цереброзиди і фосфо-липиди. Останні є найбільш поверхнево-активними з'єднаннями і включають лецитин і кефалін. Вони тісно взаємодіють з протеїнами, наприклад, утворюють ліпідну частину липопротеинов в оболонці жирової кульки. Вони майже нерастворими у воді або жирі і мають тенденцію утворювати міцели на межі розділу води і жиру з полярними молекулами, зверненими до водної фази, і неполярними — до жирової фази. Від 50 до 90% загального числа фосфоліпідів міститься в оболонках жирових кульок; ця кількість залежить від різних чинників: інтенсивності перемішування, температури і рівня рН. Для фосфоліпідів характерна асоціація з молекулами протеїнів з утворенням унікального ліпопротеїнового слоя1, при цьому фосфоліпіди розташовуються між жиром і плазмою і захищають жир від дії молочної плазми. Під впливом різних чинників (особливо температури і кислотності) оболонка час від часу піддається змінам; при пошкодженні оболонки (наприклад, при перемішуванні) її відновлюють білки плазми.

Протеїни, присутні в зовнішніх  шарах оболонки кульки, містять невелику кількість цинку, кальцію, заліза, магнію і міді. Існує також група ензимів (таких, як естерази і ліпази), пов'язаних з протеїнами, які відокремлені від молочного жиру оболонкою, але можуть вимиватися з непошкоджених жирових кульок. При енергійному перемішуванні оболонковий шар руйнується, що полегшує контакт ферментів і жиру, викликаючи його ліполіз.

Білки молока

Молочні білки діляться на дві основні групи: казенні, які  знаходяться в молоці в колоїдному стані, і білки сироватки, присутні в плазмі в розчиненому стані.

Білки складаються з ланцюгів амінокислот, що часто мають спіральну структуру, яка визначає їх властивості і здатність вступати в реакцію. Для додання стабільності спіральній структурі окремі спіралі можуть з'єднуватися поперечними зв'язками, при цьому деякі білки еластичні і можуть скорочуватися, а інші — жорсткіші. Якщо білки денатуруються під впливом нагрівання або кислот, їх властивості змінюються, і вони менше піддається дії зовнішніх чинників. Поза сумнівом, змінити мікроструктуру компонентів молока, використовуваного для вироблення сира, можна лише трохи, але розгляд їх природи може допомогти в поясненні деяких труднощів, що виникають при виробництві сирів.

Казєїнни

Казеїн, основний білок молока, існує в молоці в основному у формі міцели. Міцела є комплексом, в який входить велика кількість казеїнових фракцій, що складаються з амінокислотних ланцюжків. Послідовність амінокислот в окремих фракціях казеїну розглядається багатьма авторами, зокрема, в роботі. До складу казеїнового комплексу входить близько 40% а-казеинов, 35% р-казеинов, 15% к-казеинов і 10% мінорних компонентів (15. 61 )2.

а-Казеїни зустрічаються  в чотирьох варіантах залежно  від породи тварини. У роботі приведені  результати дослідження впливу генетичних варіантів молочних білків на щільність згустку, рівень рН і стійкість до нагрівання (особливо за наявності р-лактоглобуліна).

Варіант А а-казеїнів в  коров'ячому молоці складається  з 186 амінокислот, тоді як варіанти В, З і Про кожен з 199. Під час дозрівання сира с-казеїни може розщеплюватися на дрібніші з'єднання , кожне з яких має різний смак, залежний від кінцевої амінокислоти. У роботі висловлюється припущення, що фенилаланин як кінцева кислота викликає гіркоту. По номенклатурі 1984 р. а-казеїну складаються з аS, -и аS3-фракцнй. Головний компонент о-казеїну має п'ять генетичних варіантів (А, В, З, Про і Е), складається з 199 амінокислотних залишків і містить 8 фосфосеринових залишків. аS2-Казеїн містить 207 амінокислотних залишків, 2 залишки цистеррина. 10-13 фосфосеринових залишків. Розчинність казеїну дуже різна: к-казеїни растворимі при різних температурах і стійкі у присутності іонів кальцію, тоді як р-казеїн розчинимо при 4 °С, але тільки 0,2% його растворимі при 37 °С. У розчині кальцію 0,03% аз-казеїнів розчиняється при 4°С, але тільки 0,17% — при 37°С. Очевидно, що різна розчинність р-казеїну при різних температурах може грати важливу роль в коагуляції молока. Якщо молоко зберігається при низькій температурі (4 °С), р-казеїну може диссоціювати з казеїнового комплексу і при повторному нагріванні утворювати оболонку на поверхні міцел, утрудняючи коагуляцію молока за допомогою ензимів.

Р-казеїн складає 30-35% казеїнового  комплексу, і його поліпептидний  ланцюжок має 209 залишків амінокислот; різновиди р-казеїну: р-казеїн А, Р-казеїн В (Джерсе), р-казеїн Би (Зебу) і тип Е (Пьемонт). У роботах повідомляється про гіркі пептиди, що утворюються при розщеплюванні р-казеїна.

р-казеїни є частиною р-казеїнового  ланцюга; існує щонайменше три варіанти у-казеїнів з трохи змінними ділянками  ланцюгів. Мінорний (по старій класифікації) казеїн До, Т5в, 5 і Т5л вважаються ідентичними у-казеїнами. По номенклатурі 1984 р. у-казеїн містить з 29 по 209 амінокислотних залишків р-казеїна, у2-казеїн — з 106 по 209 залишків і у3-казеїн - з 108 по 209 амінокислотних залишків. Оскільки компоненти а,-казеїнових або Р-казєїнових ланцюгів відносно вільно виходять з складу казеїнових міцел і розчиняються, забезпечуючи «загальний казан» небілкового азоту, необхідного для розвитку бактерій, який також може служити як можливий попередник компонентів смаку і аромату.

к-Казеїн має тільки два  варіанти — А і В і складає всього 11-15% казеїнового комплексу. Не дивлячись на невисокий вміст к-казеїна в міцелі, його присутність в молоці, призначеному для виробництва сира, надзвичайно важлива, оскільки всі його види володіють здатністю стабілізувати фракцію с-казеїну. У поліпептидному ланцюзі к-казеїна міститься 169 амінокислотних залишків, і, як інший казеїн. к-казеїн може розщеплюватися на коротші ланцюги. Важливою для сироваріння властивістю к-казеїна є те. що ензим реннген (хімозин) здатний розірвати його ланцюг між амінокислотними залишками в положенні 105 (фенилалл-нин) і 106 (метіонін). Дві частини, що утворюються при розщеплюванні к-казеїну. є нерозчинні параказен (амінокислоти з 1 по 105), який залишається пов'язаним з казеїновою міцелою, і розчинний вуглеводовмістний пептид (гликомакропептид; залишки амінокислот з 106 по 169).

Для виробництва сиру активно  використовують козине і овече молоко. Дослідження відмінностей між казеїном цих типів молока, зокрема, вивчення хімічного складу а-казеїнів молока різних порід кіз показали, що слабкість згустка, утвореного при коагуляції козиного молока, пояснюється:

а) вищим рівнем змісту р-казеїну в порівнянні з коров'ячим молоком.

б) структурою а-казеїнів, що відрізняється. Хімічний склад казенне овечого молока вивчений менш детально.

Сироваткові білки

Молочна сироватка містить приблизно 0,6% сироваткових білків, з яких 0,3% складає Р-лактоглобулін, близько 0,07% — а-лактальбумін; крім того, присутні сироватковий альбумін і імуноглобуліни. Подібно до казеїну. сироваткові білки утворюють колоїдні розчини. Під впливом нагрівання р-лактоглобуліни піддаються агрегації і можуть вступати в реакцію з к-казеїном. що приводить до збільшення тривалості коагуляції. Окрім більш за ретельного час утворення згустка, взаємодія між р-лактоглобуліном і казеїном обумовлює отримання м'якшого згустка, який повільніше виділяє вологу. У роботі розглядаються властивості генетичних варіантів р-лактоглобуліну (Е, Р. З) молока великої рогатої худоби породи Балі (Бантенг).