Характеристика технології виробництва сиру кисломолочного

Сироваткові білки не утворюють  такий еластичний або здібний  до ущільнення згусток, як казеїн, і  тому сприяють збереженню вологи, що сприяє зростанню мікроорганізмів. У сироварінні  сироваткові білки спочатку беруть участь в утворенні згустка, але, будучи розчинними, віддаляються разом з сироваткою при його розрізанні або дробленні. Білки, що залишилися, стають частиною сирного тесту і беруть участь в утворенні запасу амінокислот, забезпечуючий смак і аромат сира, а також є метаболитами для мікроорганізмів. Проте якщо молоко сиру концентрується методом ультрафільтрації, в згусток переходить велика частина сироваткових білків, що збільшує об'єм отримуваного продукту.

Молозиво і маститне молоко містять велику кількість сироваткових білків, які утрудняють видалення вологи із згустка.

Мінеральні речовини молока

Речовини, які зазвичай класифікуються як зольні речовини (зола) молока, мають  надзвичайну важливість для виробництва  сира. Зола містить велику кількість металів (калій, натрій, кальцій, магній, марганець, залізо, мідь, кобальт, цинк, хром і нікель) і неметалів (сіра. хлор, фосфор і йод). Останні зазвичай присутні у вигляді кислотних залишків (сульфати, фосфати і хлориди), а також у складі таких необхідних компонентів, як солі лимонної кислоти, що руйнуються в процесі озолення. У загальному випадку в коров'ячому молоці виявляється присутність близько 25 елементів, хоча наявність деяких з них залежить від раціону годування тварин.

Не дивлячись на те що багато хто з цих компонентів  присутній в молоці у вельми невеликій кількості, вони надзвичайно важливі для ферментів і інших структур. Наприклад, кобальт входить до складу вітаміну В!2, цинк — в карбоангидразу, магній — в аргіназу, молібден — в ксантиноксидазу, залізо — в ксантиноксидазу і в лактопероксидазу. Хоча ці елементи необхідні для багатьох реакцій, що відбуваються в молоці і згустку, їх не можна розглядати як «добавки», оскільки їх кількість дуже низько.

Проте деякі солі молока мають величезну важливість для  процесу виробництва сира, а кальцієві і магнієві солі фосфорної і лимонної кислот заслуговують особливої уваги. Хоча магній абсолютно не бере участь в утворенні міцел, він впливає на підтримку в молоці стійкої мінеральної рівноваги, а кальцій (у вигляді фосфату) входить в структуру казеїнового комплексу. Близько двох третин кальцію представлено у вигляді колоїдного розчину і одна третина — у вигляді дійсного розчину, хоча це співвідношення залежить від рівня рН і температури. Кількість кальцію, вступаючого в реакцію, складає менш однією десятою від загального його вмісту в молоці, а основна маса кальцію утворює комплекси з фосфатом, цитратом і казеїнами. Кількість доступного кальцію надає вплив на розмір казеїнових агрегатів, при цьому додавання хлориду кальцію перед внесенням сичужного ферменту збільшує розмір казеїнових міцел. З іншого боку, розбавлення молока водою до початку сичужного згортання може зменшити розмір міцел. У роботі показано, що іони кальцію грають велику роль в утворенні комплексів, чим іони магнію, калія або натрію.

Швидкість коагуляції під  дією сичужного ферменту і щільність  згустка зменшуються, якщо молоко нагрівається до температури вище 65°С; у роботі показаний вплив фосфату кальцію на синерезис сичужних згустків. Таким чином, на коагуляцію молока під дією сичужного ферменту роблять помітний вплив температура нагрівання і концентрація іонів кальцію. Якщо молоко, що зберігалося при низькій температурі (4 X), нагрівається до 35°С протягом 30 мин. час коагуляції наближається до звичайного. Молоко є полідисперсною системою, дисперсійне середовище якої представлене розчином лактози, деяких солей, розчинних протеїнів, розчинних жирних кислот, білків, вітамінів і амінокислот, тоді як дисперсні фази складаються з жирових кульок, казеїно-кальций-фосфатно-цитратних комплексів, фосфату кальцію і клітинних речовин (лейкоцитів і мікроорганізмів). В цілому система молока за нормальних умов знаходиться у відносно стабільній рівновазі, а висока буферна здатність спостерігається при рівні рН близько 7. Крім здатності утворювати з'єднання з солями молока, казеїн може розчинятися в слабокислих розчинах, таких як хлорид натрия молочна кислота за умов, що виникають в деяких типах сирного тесту під час пресування. Цей феномен впливає на процес «злипання» сирного зерна, що може додати сиру тверду текстуру або викликати збільшення утворення темних прожилків навколо макрозерен в деяких видах сирів.

Ферменти молока

Існує три головні джерела  надходження ферментів в молоко: а) молоко в період секреції; б) мікроорганізми, що потрапляють в молоко під час його отримання (тобто мікроорганізми, що знаходяться в сосковому каналі); у) мікроорганізми, що потрапляють в молоко після доїння із стінок посуду і в процесі подальшої переробки. Деякі з цих мікробних ферментів зберігаються в молоці після загибелі і лізису кліток мікроорганізмів, і хоча присутні в дуже незначних кількостях, продовжують проявляти деяку активність протягом задоволеного тривалого часу.

З погляду біохімічної  активності, пов'язаної з процесами  травлення і ферментації їжі  в рубці, недивно, що в молоці виявлено близько 40 ферментів. До основних ферментів  відносять лактопероксидазу. рібонуклеазу, ксантиноксидазу. каталазу. альдолазу і лактазу, а також групи фосфатаз, ліпаз, естераз, протеаз, амілаз, оксидази і редуктаз.

Ліпази, пов'язані з оболонками жирових кульок, відрізняються від ліпаз плазми, які, як правило, залишаються в сироватці, за винятком пов'язуваних з казеїновими міцелами. Плазмові ліпази в молоці неактивні, поки не набувають активності в результаті гомогенізації і руйнування оболонок жирових кульок або після нагрівання, що вивільняє рідкий жир. Мембранні ліпази міцно пов'язані з оболонкою жирових кульок.

Ліполіз в молоці може прискорюватися при нагріванні охолодженого молока до температури вище 32 °С з подальшим охолоджуванням до точки застигання молочного жиру. внаслідок чого молоко швидше стає згірклим. Це може відбуватися, якщо тепле уранішнє молоко додають до холодного вечірнього молока, після чого охолоджують суміш до температури нижче 20°С. Подібна ситуація може спостерігатися при використанні великих танків для збору фермерського молока, якщо устаткування, що охолоджує, не відповідає прийнятим стандартам. Процес згіркнення молока в місцях з холоднішим кліматом (наприклад, в Шотландії. Скандинавії) може бути викликаний швидким прогоном теплого молока (з гарячим обдуванням) через вакуумні системи трубопроводів від доїльних апаратів в охолоджувачі. Аерація і збовтування молока у вакуумних системах викликають активізацію ліполітичних ферментів, сприяючих згіркненню. Крім того. поза сумнівом, що молоко окремих тварин може бути схильне до спонтанного згіркнення. але цей недолік можна усунути, змішавши його з молоком, не схильним до згіркнення.

Оскільки куховарська  сіль знижує активність ліпаз, деякі  сировари в призначене для зберігання молоко додають сіль. В деяких випадках додавання хлориду натрію до порції вечірнього молока в цілях контролю ліполізу виправдане, але сіль може робити негативний вплив на активність сичужного ферменту, а знижена швидкість коагуляції може приводити до отримання м'якого сирного згустка, що погано відокремлює вологу.

Деякі сировари, що спеціалізуються  на виробленні італійських різновидів сирів (наприклад, пармезан), навмисно підсилюють ліполіз, щоб добитися смаку, характерного для певного вигляду; при цьому вони прагнуть уникати пастеризації молока, щоб звести до мінімуму втрату ліпаз. Деякі ліпази виробляються в молоці в результаті забруднення мікрофлорою, наприклад, псевдомонадами, мікрококами і бацилами; на ліполітичну активність впливають навіть стрептококу ці мікробних ліпази роблять негативний вплив на смак готового сиру. Виробники даного класу сирів як коагулянт найчастіше використовують сичужний порошок (суміш хімозину і пепсину), а не сичужний екстракт, оскільки він володіє вищою ліполітичною активністю.

В протилежність ліпазам  кількість естераз в молоці невелика. Естерази відповідальні за деякі зміни ліпідів, але в дозріванні сиру грають незначну роль.

Навпаки, лужна фосфатаза  є естеразою. яка каталізує гідроліз органічних фосфатів. Мабуть, цей фермент в значній мірі адсорбується оболонками жирових кульок. Оскільки при пастеризації він руйнується, ефективність теплової обробки молока контролюють пробої на фосфатазу. Кисла фосфатаза (тобто фосфамоноэстераза) також присутній в молоці. Вона стійка при температурі 96 °С, але її дія на молоко або згусток, мабуть, мінімально.

Ксантіноксидаза («фермент Шардінгера») каталізує окислення  альдегідів, і тому цікавий для  сироварів. Цей фермент є редуктазою, проявляє активність при температурі 75-80°С і перетворює нітрати на нітрит. Козине молоко, мабуть, не володіє подібним ферментним комплексом. Проте численні редуктази можуть проникати в молоко (а згодом — в згусток) разом із сторонніми мікроорганізмами.

Кількість пероксидази в  молоці значно варіює. Вона сприяє виділенню кисню з пероксиду водню. Даний фермент витримує нагрівання до температури 80°С і використовується для контролю ефективності високотемпературної пастеризації молока. Деякі типи молока пероксидазу не містять або містять в невеликих кількостях.

На відміну від пероксидаз, сприяючих виділенню активного  кисню, каталазу викликає розкладання  пероксиду водню на воду і неактивний кисень. Молозиво і молоко від хворих тварин містять велика кількість каталази. що часто супроводжується присутністю великої кількості бактерій і лейкоцитів, що дозволяє виявляти маститне молоко шляхом підрахунку кількості соматичних кліток ( коцитов) що замінило пробу, що застосовувалася раніше, на каталазу. Каталаза використовується для знищення небажаних мікроорганізмів замість звичайної термообробки молока. Для повної инактивациї каталази необхідне нагрівання молока до 90-95°С, оскільки після інактивациї при звичайній пастеризації можлива її часткова реактивація. Під час коагуляції молока каталаза осідає разом з казеїном.

Протеази в молоці каталізують  гідроліз зв'язків в ланцюгах амінокислот з утворенням пептидів і амінокислот. Хоча кількість цих ферментів в сирі невелика, вони роблять значний вплив на смак, консистенцію і навіть текстуру сира. Деякі з цих з'єднань беруть участь у формуванні аромату сира, особливо при їх розпаді до аміаку, наприклад, в сирі, що дозріває за участю цвілі. Оскільки протеази в молоці під впливом нагрівання до 75-85°С розпадаються, подальше зростання мікроорганізмів забезпечує необхідний для розщеплювання протеїнів запас протеаз і пептидази. Хоча велика частина цих ферментів переходить в згусток і бере участь в дозріванні сира, деякі втрачаються разом з сироваткою, приєднуючись до сироваткових білок.

У коров'ячому молоці лактаза бере участь в розщеплюванні лактози з утворенням глюкози і галактози, які придатніші для використання мікроорганізмами в молоці або згустку. На відміну від коров'ячого молока козине і молоко інших ссавців не містять лактази або містять її в незначній кількості.

Амілаза потрапляє в молоко з крові, у зв'язку з чим раніше використовувалася для виявлення  мастита.

Активність більшості  інших ферментів в молоці незначна, багато хто з них розпадається при звичайній тепловій обробці. Ферментні системи, необхідні для правильного дозрівання сира, утворюються такими, що ростуть в молоці після термообробки мікроорганізмами (тобто термостійкими видами і мікроорганізмами заквасок). Тим часом теплова обробка може зруйнувати систему бактерійних ферментів, необхідних для вироблення сира з насиченим ароматом.

Вітаміни молока

Крім своєї живильної  функції, кількість певних вітамінів  може робити вплив на метаболічну  активність мікроорганізмів в сирі.

Вітамін А — жиророзчинний вітамін, і хоча велика його частина адсорбується жиром, деяка кількість залишається пов'язаною з глобулінами і іншими сироватковими білками; теплова обробка майже не викликає втрати цього вітаміну в молоці. Живильна цінність вітаміну А для організму пов'язана з присутністю не тільки самого вітаміну, але і його каротиноидних провітамінів (а-, (3- і у-каротина), кожен з яких перетвориться в організмі у вітамін А. Враховуючи цей зв'язок з каротиноїдами. можна бачити, що вміст вітаміну А в літньому молоці в 15 разів вище, ніж в зимовому. Ці каротиноїди мають темно-жовтий колір, і хоча не всі вони перетворяться у вітамін А, саме вони додають забарвлення молоку і сиру, яка особливо помітна в літній період.

Заквашувальні культури

Закваски в сироварінні - це спеціальні види бактерій або група видів одного і більш за пологи, які, розвиваючись в молоці і згустку, сприяють отриманню зрілого сиру. До 1880 р. більшість сироварів покладалися на природне сквашення молока для утворення кислоти, проте деякі виробники, наприклад, в Італії, використовували кислу сироватку. В даний час заквашувальні культури отримують з самих різних джерел. Іноді окремі їх види отримують з банків заквасок, що знаходяться у розпорядженні наукових установі і центральних молочних організацій, проте частіше за суміш видів і./или штамів поставляються на комерційній основі. Культури останнього типу розроблені для всіх основних видів сирів; завдяки перевіреній ефективності вони грають ключову роль у виробництві сира.

Бактеріальні  закваски

Заквашувальні бактерії використовують перш за все для перетворення лактози в молочну кислоту, яка знижує рН системи і створює умови, необхідні для безлічі реакцій, що мають місце в сироварінні. По-друге, що не менш важливий, ферменти живих або загиблих заквашувальних бактерій руйнують деякі компоненти молока і виділяють попередників речовин, обумовлюючий смак і аромат продукту. Заквашувальні бактерії виконують три важливі функції:

гліколіз — перетворення лактози в молочну кислоту; утворення  кислоти виняткове хімічним шляхом (наприклад, через глюконо-6-лактон) в сучасних умовах не може належним чином замінити активність заквасок; виняток становлять м'які сири, такі як котедж.

протеолиз — розщеплювання  білкових ланцюгів на простіші речовини, такі як пептони, пептиди і амінокислоти.

ліполіз — перетворення жирних кислот молочного жиру на кетокислоти. кетони і складні ефіри. деякі з яких обумовлюють смак і запах.

Мікроорганізми, використовувані  для приготування заквасок, приведені в табл. 9.1. Лобапляємая в сирну ванну закваска може складатися з одного штаму визначеного пила бактерій, а може містити два. три і більш окремих видів, що відносяться до декількох штамів. Вибір культури залежить від виду майбутнього сира і в деякій мірі від місцевих традицій.