Изменение молочного сахара при созревании сыра

Основным источником микрофлоры в сыре из пастеризованного молока служит бактериальная закваска. В настоящее время готовят комбинированную закваску из разных видов молочнокислых бактерий. В одну группу входят гомоферментативные бактерии, сбраживающие молочный сахар с образованием почти исключительно молочной кислоты. Сюда относятся молочнокислые стрептококки и молочнокислые палочки. В другую группу входят гетероферментативные бактерии, превращающие молочный сахар в молочную кислоту и побочные продукты — летучие кислоты, эфиры, спирт, диацетил, углекислый газ и некоторые другие вещества. В эту группу входят ароматообразующие молочнокислые бактерии.
Химизм процесса превращения молочного сахара в молочную кислоту рассмотрен выше. Реакции образования побочных продуктов сложные, формулы их здесь не представлены.
Ароматообразующие бактерии сбраживают также лимонную кислоту, имеющуюся в молоке, с образованием многочисленных продуктов расщепления.
Молочнокислый процесс начинается с момента внесения бактериальной закваски в молоко. Вносят закваску одновременно с сычужным ферментом или несколько ранее. Образующаяся молочная кислота активизирует сычужное свертывание молока. Интенсивное размножение молочнокислой микрофлоры продолжается в течение последующих стадий производства. Некоторое повышение кислотности сыворотки, предусматриваемое технологией, при обработке сгустка и зерна и при прессовании необходимо для успешного проведения этих операций. С нарастанием кислотности усиливается синерезис сычужного сгустка. Изменение кислотности сыворотки служит показателем интенсивности сбраживания молочного сахара.
Динамика нарастания, кислотности зависит от свойств молоха, температуры и соотношения в закваске молочнокислых стрептококков и палочек — сильных кислотообразователей.
Молочная кислота угнетает в сыре постороннюю микрофлору, остающуюся в молоке в случаях недостаточной эффективности пастеризации или вторичного обсеменения.
В свежевыработанном сыре с низкой температурой второго нагревания (голландский, костромской, ярославский и др.) молочного сахара содержится до 2%, к моменту посолки содержание его снижается до 0,7—1%. Далее ввиду понижения температуры сбраживание замедляется, но всегда молочный сахар используется полностью обычно в течение 5—10, иногда 15 суток. Скорость сбраживания сахара соответствует скорости микробиологического процесса, неодинакового в сырах разных видов; регулируется она технологическим режимом и составом закваски.
Молочнокислые бактерии прекращают жизнедеятельность при повышении активной кислотности среды до определенного предела. Для молочнокислых стрептококков такой предел, например, pH 4,0—4,6 (pH сыра 5,0—5,9). Высокая буферная емкость сырной массы, связывание молочной кислоты белками и некоторыми солями тормозят снижение pH и тем самым благоприятствуют жизнедеятельности микрофлоры и полному сбраживанию молочного сахара.
Молочная кислота изменяет кислотность сыра (титруемую и pH), снижает окислительно-восстановительный потенциал.

Изменение кислотности при созревании сыра

В сыре определяют титруемую кислотность в градусах Тернера и активную (pH). Титруемая кислотность зависит не только от содержания молочной кислоты, но и от наличия титруемых щелочью соединений, обладающих кислыми свойствами, параказеина, фосфатов и некоторых других веществ. Показатель активной кислотности имеет более важное значение для характеристики условий, создающихся в сыре.
Молочная кислота вступает в соединение с параказеинкальцийфосфатным комплексом, отщепляя от него кальций. В результате такой реакции изменяется связанность сырной массы. Установлено, что между кислотностью и качеством сыра имеется определенная зависимость. При недостаточной кислотности отмечается грубая консистенция сыра, при высокой — хрупкая, ломкая.
Активная кислотность сыра, характеризующая молочнокислый процесс, должна находиться в определенных границах. А.П. Белоусовым установлено, что активная кислотность голландского сыра должна быть в пределах pH 5,3—5,9. Излишне высокая кислотность (pH ниже 5,0) вызывает снижение связанности сырного теста и появление пороков — колющаяся консистенция и отсутствие рисунка.
Роль значительных факторов регулирования активной кислотности в сыре выполняют ароматообразующие бактерии, преобразующие часть молочного сахара в побочные продукты. При развитии только одних молочнокислых стрептококков выход молочной кислоты составляет 98—98,6% от количества молочного сахара (гомоферментативное брожение). При совместном развитии молочнокислых стрептококков и палочек, а также ароматообразующих стрептококков выход молочной кислоты составляет, по данным ВНИИМСа, 65—70% от общего количества сброженного молочного сахара.
Одновременно с интенсивным молочнокислым брожением в сыре устанавливается максимальная активная кислотность. В связи с полным использованием молочного сахара образование молочной кислоты прекращается и величина pH далее повышается (табл. 22).

<!--TBegin--><!--TEnd-->

В результате ферментации молочной кислоты микрофлорой около одной трети количества ее в процессе созревания сыра разлагается с образованием различных соединений. По данным ВНИИМСа, в мелких сычужных сырах 10-дневного возраста молочной кислоты было 1,6—1,8%, а к концу созревания 1,1—1,3%, в крупных — максимально 1,3—1,4% и затем 0,8—1,0%.
Титруемая кислотность на протяжении периода созревания обычно повышается, но иногда может понижаться. Так, по данным одного опыта, кислотность латвийского сыра через 5 суток достигла максимума 293° Т, затем наблюдалось снижение, вероятно, вследствие связывания молочной кислоты продуктами распада белков (Г.С. Инихов). По данным нашего опыта, титруемая кислотность голландского сыра после прессования была в среднем 192°Т и, постепенно повышаясь, достигла в конце созревания 237° Т в сырах с коркой и 246° Т в бескорковых.
Динамика изменения кислотности в сыре зависит от вида развивающихся бактерий, состава молока и технологического режима производства.

Изменение окислительно-восстановительного потенциала

Окислительно-восстановительный потенциал сыра связан с развитием молочнокислой микрофлоры и превращениями молочного сахара. Повышение кислотности сопровождается понижением окислительно-восстановительного потенциала. Молочнокислые бактерии обладают выраженной редуцирующей способностью и снижают окислительно-восстановительный потенциал.
В производственной закваске для мелких сычужных сыров с низкой температурой второго нагревания окислительно-восстановительный потенциал составляет 95 мв и ниже. В голландском сыре, по нашим исследованиям, сразу после выработки окислительно-восстановительный потенциал такой же, как закваски. Через 24 ч окислительно-восстановительный потенциал снизился до 149 мв (при pH 5,45), через 6 дней повысился до 128 мв (при pH 5,30) и, постепенно повышаясь, в течение созревания через 60 дней достиг—121 мв, через 90 дней — 108 мв.
Окислительно-восстановительные процессы, протекающие при созревании сыра, сопровождаются образованием различных кислот, альдегидов и других карбонильных соединений. В результате окислительно-восстановительных реакций накапливаются продукты распада лактозы, белков и жира, влияющие на вкус сыра.
Развитие в сыре посторонней микрофлоры резко отражается на величине окислительно-восстановительного потенциала. Так, при наличии газообразующей микрофлоры окислительно-восстановительный потенциал снижался до 251 мв, по сравнению с 142 мв ,при развитии лишь молочнокислых бактерий. При развитии маслянокислых бактерий также отмечается глубокое снижение окислительно-восстановительного потенциала — 310 мв. Последствием такого отклонения явится ухудшение качества сыра.
Проникновение в сыр кислорода обусловливает на последних стадиях созревания некоторое повышение окислительно-восстановительного потенциала.

Изменение белковых веществ при созревании сыра

Изменение белковых веществ — наиболее характерный процесс при созревании сыра и формировании его как продукта со специфическим вкусом, запахом и консистенцией.
Молочнокислые бактерии в прижизненный период продуцируют молочную кислоту. После отмирания и автолиза клеток выделяются ферменты, обладающие небольшим протеолитическим действием.
В ферментативных процессах биохимических превращений, на которых основано сыроделие, главная роль принадлежит ферментам, продуцируемым молочнокислой микрофлорой (до 85%), и частично сычужному ферменту. При совместном действии на сырную массу бактериальных и сычужного ферментов эффективность каждого из них усиливается.
Гидролиз белков сыра при созревании и состав образующихся продуктов распада зависят от вида микрофлоры и ее протеолитической активности, от содержания влаги и хлористого натрия в сыре, кислотности сыра, температуры и влажности воздуха. Перечисленные условия используют как регуляторы процесса созревания.
На первой стадии изменения белков вследствие дезагрегации частиц параказеина увеличивается количество растворимых в воде белков, что благоприятно отражается на консистенции и усвояемости сыра.
При созревании сыра происходит гидролиз белка с разрывом пептидной связи аминокислот —NH—СО— с присоединена молекулы воды.

R—NH—СО—R+Н2О ⇔ R—NH2+R—СООН,

где R — условное обозначение остальной части молекулы аминокислоты.
При распаде белка образуются различные азотистые соединения, располагающиеся по уменьшению молекулярного веса в та ком порядке: белок — альбумозы — полипептиды — аминокислоты.
Альбумозы — это крупные части (осколки) белковой молекулы, которые по свойствам близки к белкам. Продукты дальнейшего гидролиза — полипептиды — многообразны, они растворимы в воде. Имеются высокомолекулярные, средние и низкомолекулярные пептиды. При созревании сыра полипептиды рассматривают как промежуточные продукты. При гидролизе полипептидов выделяются свободные аминокислоты. Они растворимы; накапливаясь в водной фазе, придают продукту сырный вкус. Некоторые аминокислоты подвергаются дальнейшему расщеплению с образованием многочисленных соединений, часто вступающих в реакцию между собой.
Наряду с указанным последовательным расщеплением белка, возможно непосредственное отщепление аминокислот до образования полипептидов

Для характеристики процесса созревания и установления степени зрелости сыра определяют количественное содержание в нем разных фракций азотистых веществ по методике ВНИИМСа.
Растирая сыр в воде, разделяют его на нерастворимый остаток (параказеин) и растворимые в воде азотистые соединения. Из последних осаждают трихлоруксусной кислотой растворимые белки. Полученный после этого фильтрат разделяют танином на фракции: 1-я — полипептидов и 2-я — аминокислот, низкомолекулярных пептидов, аммиака и некоторых других соединений. (Смесь высокомолекулярных и средних полипептидов прежде называли пептонами. Это название применяют часто и в настоящее время). Схема разделения азотистых веществ сыра приведена ниже.

По мере созревания в сыре накапливаются растворимые в воде азотистые вещества. Содержание растворимых азотистых соединений в процентах по отношению к общему азоту значительно колеблется в сырах разных видов. Иногда этот показатель принимают условно как степень зрелости сыра. Условными показателями степени зрелости сыра являются также градусы буферности по Шиловичу, содержание растворимого сомо сыра и др. Они хотя и неполно характеризуют зрелость сыра, но вследствие простоты определения имеют применение.
Зрелые сыры характеризуются следующими градусами по Шиловичу: латвийский — не менее 70—85, голландский, ярославский, степной — 80, советский — 240, брынза — 25—30.
Средние данные содержания в зрелых сырах отдельных фракций азотистых соединений приведены в табл. 24. Отношение азота аминокислот к азоту полипептидов — величина, характерна для отдельных видов сыра.
В твердых прессуемых сырах (советском, голландском, костромском, степном, ярославском) количество растворимых азотистых веществ составляет 19—25%. Содержание азота аминокислот и аммиачного в них выше, чем азота полипептидов. В самопрессующемся латвийском сыре содержание растворимого азот (37,2%) выше, чем в прессуемых сырах, однако азота полипептидов больше, чем азота аминокислот.
В мягких сырах (дорогобужском, закусочном) содержание растворимых азотистых веществ высокое — до 85%, из продуктов распада белков преобладают полипептиды. Это указывает на меньшую глубину ферментативного распада белков при созревании мягких сыров.
В результате последующего распада свободных аминокислот при отщеплении углекислоты могут образоваться амины. Выделение аммиака при созревании сыра происходит в результате до заминирования аминокислот.
Процесс дезаминирования связан с потерей азота, выделяющегося из сыра в виде аммиака.

Изменение остальных составных частей сыра при созревании сыра

Изменение жира. Гидролиз молочного жира, сопровождающийся образованием свободных жирных кислот, в твердых сырах проходит в незначительном масштабе; он ясно выражен в мягких сырах, особенно созревающих с участием плесени.
Выделяющиеся при распаде молочного жира свободные жирные кислоты — масляная, капроновая, каприловая и некоторые другие — имеют острый вкус и запах, ощущающийся в сыре дажe при малой концентрации их. При умеренном содержании они улучшают вкус сыра, а при значительном — вызывают прогорклость его.
Как было сказано выше, при пастеризации молока фермент липаза разрушается. Поэтому в сыре из пастеризованного молока процесс гидролиза жира заметно менее выражен, чем в сыре из сырого молока. Это одна из причин различия во вкусе сыров из пастеризованного и сырого молока.
Плесени и остальная поверхностная микрофлора нормально созревающих мягких сыров продуцируют фермент липазу, проникающую во внутренние слои и вызывающую гидролиз жира. Образующиеся при этом свободные жирные кислоты и продукты их более глубокого распада придают мягким сырам специфический острый вкус. Глицерин, освобождающийся при гидролизе жира, в процессе созревания используется микрофлорой.
Бактериальная липаза, образующаяся в случае развития племени на корке твердых сыров, вызывает пороки вкуса в подкорковом слое.
Заметных изменений констант (чисел) жира в сырах, за исключением сыров, созревающих при участии плесени, не происходит.
Изменение минеральных веществ. Общее количество минеральных элементов сыра (за исключением хлористого натрия) может несколько измениться в результате вымывания солей при посолке и мойке сыра.
По нашим данным, в результате исследований 80 образцов голландского и советского сыра после прессования общее содержание кальция в среднем составило 0,83%, в том числе растворимого в воде — 0,41%, или 49,8% к общему количеству кальция. В период созревания среднее содержание растворимого кальция повысилось до 72,8%. Известно, что от количества кальция, связанного с белком, зависит связанность сырного теста.