Созревание сыра.Вода, белки, молочный жир и лактоза при созревании сыра

Созревание сыра является сложным процессом биохимического  преобразования белка, жира и молочного сахара при заданном режиме температуры и влаги в течение определенного времени с целью формирования вкусовых и ароматических свойств, характерных для определенного вида сыра.

Как происходит созревание сыра

Все биохимические изменения в сырной массе в процессе созревания происходят под влиянием ферментов, среди которых именно протеолитические играют наиболее существенную роль. Под действием сычужного фермента и протеолитических ферментов бактерий и микроскопических грибов белки превращаются в разнообразные растворимые азотистые соединения, формируют структуру, консистенцию, а также вкус и аромат сыра.

Молочный сахар полностью сбраживается ферментами молочнокислых бактерий с образованием молочной кислоты и других продуктов. Жир и фосфолипиды расщепляются липазами с освобождением жирных кислот и т.д.

В созревании мягких сыров кроме молочнокислых бактерий участвуют культурная плесень (для сыров Камамбер и Белый десертный) и микрофлора сырной слизи (Дорогобужский, Латвийский, Пикантный и др.), развивающиеся на поверхности, а также сине-зеленая плесень, которая развивается в тесте сыра (Рокфор).

Вместе с формированием вкуса и аромата в твердых сырах образуется или не образуется специфический для каждого вида сыра рисунок (глазки).

Сырный фермент расщепляет молекулы параказеину на полипептиды, что, в свою очередь, ускоряет процесс протеолиза казеина бактериальными ферментами. В сырах с высокой температурой второго нагрева сырного зерна фермент плазмин также влияет на параказеин. В полутвердых сырах оба процесса вызревания проходят одновременно.

Во время созревания сыров проходит также ферментация лактозы под влиянием молочнокислых бактерий. В процессе чеддеризации лактоза ферментирована уже до формированию сгустка. При изготовлении других сыров ферментацию лактозы следует контролировать, чтобы большая часть процесса расщепления происходила от начала прессования сыра до первой – второй недели хранения. Молочная кислота, образующаяся в результате молочнокислого брожения, нейтрализуется в сыре за счет буферных компонентов молока и пристутсвует в готовом продукте в виде лактатов.

На поздней стадии вызревания лактаты создают питательную среду для пропионовокислых бактерий в производстве некоторых групп твердых сыров. Кроме пропионовой и уксусной кислот при сбраживания выделяется значительное количество диоксида углерода, что приводит к формированию характерных крупных ячеек в сырной массе. Лактаты также могут расщепляться маслянокислыми бактериями с выделением водорода, летучих жирных кислот и диоксида углерода. Такая ферментация за счет активного образования водорода может приводить к «вздутию» сыра.

В процессе созревания сыр приобретает присущие определенному виду сыра

органолептические показатели, консистенция его становится более пластичной, мягкой, а для некоторых сыров – вязкой. Продолжительность созревания и необходимая температура и влажность воздуха в камере созревания сыра приведены в технологических инструкциях на производстве отдельных видов сыров. Так, для сыров с низкой температурой второго нагревания температурный режим и содержание влаги в течение всего процесса созревания существенно не колеблется.

Для сыров с высокой температурой второго нагрева процесс созревания разделяют на несколько стадий, каждая из которых значительно отличается температурным режимом и влажностью воздуха в камере хранения сыра.

Особенности созревания сыров обусловлены необходимостью развития на их поверхности микрофлоры сырной слизи.

Созревание сыра начинается с момента активного развития молочнокислых бактерий в молоке, подготовленном к коагуляции. При установленной оптимальной температуре молока при внесении бактериальной закваски в нем уже создаются условия для начала процесса вызревания сыра. Большая часть микрофлоры бактериальной закваски схватывается образованной сеткой сгустка и лишь незначительное ее количество переходит в сыворотку.

При получении и обработке сгустка в результате развития молочнокислых бактерий накапливается молочная кислота, необходимая на этом этапе для ускорения отделения сыворотки и лучшего уплотнения сырного зерна. Под влиянием молочной кислоты, которая образуется, изменяются физические свойства белка. Одновременно под действием молочной кислоты кальциевые и фосфорные соли переходят в раствор, вследствие чего снижается вязкость сырной массы, увеличивается ее гидрофильность. В процессе разрезания сгустка, становление сырного зерна и второго его нагрева количество микроорганизмов в сырной массе существенно увеличивается.

Вода во время созревания сыра

В процессе созревания содержание влаги в сырной массе постепенно уменьшается, что сказывается на интенсивности бактериальных и ферментативных процессов. При слишком быстрой и большой потере влаги творожной массой созревание сыра замедляется. Чтобы предотвратить существенное снижение содержания влаги в сыре, в хранилище поддерживают соответствующую относительную влажность воздуха, а также применяют покрытия (восковые, парафинополимерные сплавы, полимерные покрытия и пленки).

Наибольшая потеря влаги (4-6%) наблюдается при солении сыра. Уровень потери влаги при солении зависит от ее начального содержания (после прессования), концентрации и температуры рассола. Чем выше концентрация рассола, тем больше из сыра удаляется влаги. Чем больше влаги в сыре после прессования, тем больше ее потери при солении и созревании.

После соления содержание влаги в сыре продолжает уменьшаться за счет усушки сыра. Наибольшая потеря влаги наблюдается в мягких сырах, имеющих меньшие размеры и повышенное содержание влаги по сравнению с твердыми сырами.

Читайте также: Как происходит формование, прессование и самопрессование сыра

Белки во время созревания сыра

В процессе созревания сыров биохимические изменения именно белковых  веществ считаются основными. Под влиянием сычужного фермента и ферментов молочнокислых бактерий белки сырной массы разлагаются с образованием различных азотистых соединений. При совместном действии на белки сычужного и бактериальных ферментов эффективность каждого из них усиливается. Однако ведущая роль в ферментативном разложении белков творожной массы принадлежит именно молочнокислым бактериям. Поэтому для ускорения созревания сыров используют закваски, в состав которых входят культуры с повышенной протеолитической активностью.

В процессе созревания сыра параказеинфосфатный комплекс постепенно распадается на растворимые в воде белковые вещества (высокомолекулярные полипептиды – альбумины), затем на средне- и низкомолекулярные полипептиды (пептоны, пептиды) и, наконец, на аминокислоты.

Одновременно аминокислоты и низкомолекулярные пептиды отщепляются от полипептидов. Итак, ферментативный распад белка сопровождается образованием растворимых в воде азотистых соединений, количество которых непрерывно увеличивается. Однако около 50-80% параказеинфосфатного комплекса (в зависимости от вида сыра) остается вне ферментативного процесса.

Степень разложения белков при созревании сыров можно определить при исследовании содержания в них отдельных фракций азотистых соединений. Состав продуктов распада белков в отдельных группах сыров разный. Он обусловлен видом использованной микрофлоры, режимами тепловой обработки сырного зерна, содержанием в сыре соли и другими факторами. Например, содержание растворимых азотистых соединений в мягких сырах выше, чем в твердых, поскольку в первых содержится больше влаги и микрофлоры, что обуславливает преобразование белков. В созревании сыров кроме молочнокислых стрептококков и палочек участвуют также культурные микроскопические грибы и бактерии сырной слизи, которые выделяют активные протеиназы. Однако, в мягких сырах среди продуктов распада белков преобладают пептиды, а в твердых – аминокислоты и аммиак. Итак, в твердых сырах, особенно в сырах с высокой температурой второго нагрева, происходит глубокий распад белков.

Накопленные в ходе этого процесса пептиды и свободные аминокислоты формируют вкус и аромат готового продукта. На первом этапе вызревания в сырах вследствие образования большого количества пептидов с разной молекулярной массой появляется слегка горьковатый привкус, который при дальнейшем гидролизе пептидов обычно исчезает . В некоторых случаях он сохраняется и до конца созревания.

Наличие или отсутствие горького привкуса объясняется следующим. Некоторые штаммы молочнокислых стрептококков способны расщеплять образованные при гидролизе горькие пептиды. В связи с этим, чтобы предотвратить возникновение горечи в сырах, в состав заквасок следует вносить штаммы молочнокислых бактерий, которые сами не образуют горькие пептиды, но обладают способностью гидролизовать их при накоплении в процессе вызревания.

Молочный жир во время созревания сыра

Жир в сыре во время созревание сыра претерпевает незначительные изменения, как правило, за счет ферментативного гидролиза. Основным источником липаз является микрофлора заквасок и поверхности сыра. Липолитические ферменты выделяют молочнокислые стрептококки и палочки, пропионовокислые бактерии, микроскопические грибы и бактерии сырной слизи.

Степень распада жира в твердых и мягких сырах неодинаков. В мягких сырах гидролиз жира происходит интенсивнее, в твердых (за исключением сыров с высокой температурой второго нагревания, например Швейцарского) – значительно слабее.

Во всех сырах содержатся свободные жирные кислоты – масляная, капроновая, каприловая, каприновая, валериановая. В твердых сырах их содержание незначительно. Большинство из этих кислот формируют характерные для мягких сыров острые вкус и запах. В мягких сырах, особенно в сырах, которые созревают с участием микроскопических грибов, происходит ферментативное окисление насыщенных жирных кислот. При этом образуются метилкетоны, которые играют значительную роль в формировании вкуса этих сыров.

При созревании сыров может быть также ферментативное разложение других липидных ингредиентов молока – фосфолипидов и стеридов. Фосфолипазная активность молочнокислых бактерий мало изучена, поэтому ее обычно не учитывают при составлении заквасок. Однако, исследования показали, что культуры с высокой фосфолипазной активностью могут повлечь твердых сырах посторонний привкус.

Созревание сыра: что происходит с лактозой

В процессе созревания сыров лактоза сбраживается молочнокислыми бактериями еще до начала основных изменений белков и жира. Она довольно быстро (через 7-10 дней после изготовления сыра, а с биологической обработкой молока за 3-5 суток) полностью исчезает через 30-40 суток в зависимости от вида сыра. Основным продуктом сбраживания лактозы является молочная кислота. Динамика накопления молочной кислоты обусловлена преимущественно составом бактериальной закваски, температурой второго нагревания и влажностью сыра после прессования. Так, молочнокислые гомоферментативные стрептококки и палочки почти полностью сбраживают лактозу в молочную кислоту. Ароматообразующие гетероферментативные стрептококки являются слабыми кислотообразователями и кроме молочной кислоты при сбраживании молочного сахара, образуют побочные продукты (углекислоту, уксусную кислоту, диацетил, ацетоин и др.), которые влияют на вкус и аромат сыра.

Процесс кислотообразования можно регулировать внесением различных доз бактериальной закваски, изменением количественного соотношения в них обычных и ароматообразующих стрептококков, активизацией БЗ,  применением гидролизатов, бактериальных концентратов, изменением температурного режима созревания и другими факторами.

Количество молочной кислоты в сыре определяет значение титруемой и активной кислотности в нем, что влияет на скорость созревания и консистенцию продукта. В свежем сыре белки в большом количестве связывают образовавшуюся молочную кислоту, и следовательно, способствуют дальнейшему активному размножению в сыре молочнокислых бактерий. Поэтому титруемая кислотность всех видов сыров быстрее, как правило, в первые часы после окончания основного технологического цикла.

По мере роста кислотности и полного использования молочного сахара происходит отмирание и автолиз клеток молочнокислой микрофлоры и смена одних видов молочнокислых микроорганизмов, менее устойчивых к кислотности, другими, более кислотоустойчивыми видам (в первые 10-15 дней после изготовления преобладают Str.lactиs, Lactobacиllus Case). В дальнейшем рост титруемой кислотности замедляется и в конце созревания она может снизиться вследствие накопления щелочных продуктов распада белков.

Читайте также: Способы соления сыра: рассольный и сухой способ

Активная кислотность имеет важное значение для дальнейшего направления биохимических (ферментативных) процессов в сыре. От нее в значительной степени зависят физические свойства сырной массы, которые формируют структуру и консистенцию готового сыра. Следовательно, при производстве сыров нужно вовремя регулировать молочнокислый процесс, поддерживая на отдельных этапах технологического процесса оптимальную активную кислотность в соответствии с конкретными технологий, является одним из условий ускорения ферментации белковых веществ сыра. При избыточном или, наоборот, недостаточном накоплении молочной кислоты консистенция и вкус сыра ухудшаются. На 3-5 день после прессования кислотность сыра составляет рН 5,25-5,3 и является оптимальной. Молочная кислота, которая накапливается в сыре, подавляет развитие газообразующих, маслянокислых и других вредных для сыра бактерий.

От интенсивности молочнокислого брожения зависит не только активная кислотность, но и условия созревание сыра и качество готового продукта. Чрезмерно высокая активная кислотность сырной массы негативно влияет на консистенцию сыра (потеря связности сырной массы, появление колкой консистенции сырного теста, отсутствие рисунка).

Сбраживание молочного сахара значительно влияет на созревания, вкус и консистенцию сыра. Если развитие молочнокислых бактерий подавлено высокой температурой второго нагревания, чрезмерным солением сыра, переохлаждением его при солении или другими факторами, то в сыре слишком долго остается молочный сахар, который может привести к снижению качества готового продукта.

На практике активную кислотность сырной массы регулируют внесением различных доз бактериальных заквасок (от 0,5 до 1,5%, для отдельных видов сыров до 2,5%) в зависимости от ее активности, продолжительности отдельных технологических операций и скорости роста кислотности, а также от разведения сыворотки в процессе выработки сыра питьевой пастеризованной водой, быстрого охлаждения сыра водой или рассолом (температурой 6-8 ° С) и др.

Как уже отмечалось, на активную кислотность значительно влияет также содержание влаги в сыре после прессования. Как правило, повышенное содержание влаги в сыре после прессования способствует увеличению активной кислотности.