5. ПРИМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ
И БИОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ
ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЫРОВ
Оптимальными условиями для работы сычужного фермента (химозин) являются 41 "С и рН молока 6,2...6,4. При температуре выше 60 "С СФК инактивируется, при этом молоко не свертывается. Активность СФК понижается с уменьшением температуры и при температуре ниже 10 °С молоко прекращает свертываться. Поэтому предварительно осуществляют процесс подготовки молока к свертыванию, в течение которого малоактивный фермент превращает казеин в пара-казеин. Этот процесс зависит от температуры. Так, при 3... 10 °С он может длиться 4...5ч, а при 30°С — 15...20мин. Добавляя в охлажденное до З..ЛО"С молоко СФК, в которое предварительно были добавлены закваска и хлорид кальция, инициируют превращение казеина в пара-казеин, а последующее нагревание смеси до 30 °С в течение 1... 1,5 мин способствует формированию сгустка. При этом происходит коагуляция параказеина и уплотнение сгустка.
Процесс свертывания молока при производстве твердых сыров можно условно разделить на 4 стадии: 1) ферментативная; 2) коагуляции; 3) структурообразования; 4) синерезиса.
При производстве сыров можно использовать и пепсин — фермент, выделенный из четвертого отдела желудка взрослых жвачных животных. Однако пепсин обладает меньшей избирательной протеазной активностью по отношению к казеинам, чем химозин.
Для приготовления сыра в молоко добавляется от 10 до 40 г безводного СаС12 на 100кг молока. Без добавления кальция в молоко, при изготовлении сыра, невозможно получить хороший молочный сгусток. При этом тепловая обработка молока ухудшает качество сгустка. Причем отмечается следующая закономерность — чем выше температура пастеризации и длительнее выдержка молока, тем менее прочный формируется молочный сгусток. Последний образуется за счет формирования связей между фосфорилированными остатками казеина и кальция, при участии сычужных ферментов. Тепловая обработка молока уменьшает содержание ионов кальция, которые в виде фосфатных солей вместе с сывороточными белками выпадают в осадок. Избавиться от этого можно дополнительным внесением в молоко хлорида кальция.
6. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА СЫРОВ
При производстве сыров необходимо строго придерживаться основных требований технологического процесса, которые определяются качественным составом молока, условиями его пастеризации и гомогенизации, а также необходимостью проведения этапа созревания молока с последующим свертыванием молока, и в завершении производится формование сыра, его прессование и поселка.
Пастеризация молока. Пастеризация для производства сыра проводится при 72...74°С в течение 15...20с. В результате пастеризации должна понизиться концентрация бактерий, происходит частичная денатурация казеина, а также частичная потеря солей кальция. Перед началом технологического процесса обязательно проверяют свертываемость молока (сычужная проба). Если продолжительность свертываемости молока составляет 10...15мин, то такое молоко можно использовать для производства сыров. При более продолжительном свертывании молока, такое молоко признается технически непригодным и не используется для производства сыров.
Созревание молока. Этап созревания молока сопровождается активной деятельностью молочнокислых бактерий, которые в результате своей жизнедеятельности продуцируют молочную кислоту. Основным субстратом этих бактерий является лактоза, которая может быть разложена на глюкозу и галактозу, а также глюкоза молока. Продуктом окисления глюкозы под действием ферментов гликолиза служит молочная кислота, возрастание концентрации которой в молоке может повышать кислотность среды. Так, например, для производства голландского сыра кислотность молока должна быть 17...19, швейцарского — 17...20, рассольных сыров типа чанах и грузинского — 20...21, чеддера и российского — 22. ..23 °Т.
При созревании сырной массы должна увеличиваться численность молочнокислых бактерий до 15 млн бактерий в 1 мл молочной смеси, повышаться вязкость молока, возрастать растворимость солей кальция, а также происходить агрегация мицелл казеина. Это способствует работе сычужного фермента, действие которого происходит на поверхности мицелл казеина. Поэтому для повышения эффективности процесса свертывания молока мицеллы должны быть крупных размеров. Образование таких мицелл позволяет экономить фермент в производственном процессе.
Механизм ферментативного свертывания молока основан на избирательном расщеплении у х-казеина одной из пептидных связей, расположенной между 105 и 106 аминокислотными остатками полипептидной цепи. В результате полипептидная цепь оказывается разорванной на две неравные части: в одной полипептид с 105 аминокислотными остатками — пара-х-казеин (параказеин), а в другой — с 63 аминокислотными остатками (казеиномакропротеид). При этом пара-х-казеин остается в составе мицелл, тогда как казеиномакропротеид, обладающий гидрофильными свойствами, переходит в сыворотку. Формирование сгустка начинается только после гидролитического расщепления 80...90 % х-казеина.
Результатом созревания сырной массы является быстрое свертывание молока с образованием плотного сгустка. Этап свертывания молока сопровождается непрерывным ростом молочнокислых бактерий. Инициируется добавлением к молоку сычужных ферментов, которые расходуются из расчета 2,0...2,5 г на 100 кг молока. Процесс протекает при температуре (30 ± 2)°С в сыродельных ваннах. При точном выдерживании температуры можно получить сгусток определенной плотности, при этом достигается воспроизводимая продолжительность свертывания молока.
При установлении постоянной температуры среды в молоко последовательно вносят при постоянном перемешивании закваску, хлористый кальций и сычужный фермент. После внесения всех компонентов молоко перемешивают в течение 4...5 мин, а затем оставляют в покое до образования сгустка. Свертывание молока должно завершиться через 30...60 мин. Готовый сгусток должен иметь на разломе ровные острые края, не дробиться, выделять чистую без белка сыворотку зеленоватого цвета.
Для усиления выделения сыворотки сырную массу вместе с сывороткой дополнительно подогревают, проводя так называемое второе нагревание.
Уплотнению сгустка способствует сближение белковых молекул казеина и отделение сыворотки. Липиды, присутствующие в молоке в составе жировых шариков, переходят в сгусток, а затем в сырную массу. Жировые шарики распределяются в промежутках между консолидированными волокнами казеина, составляющими строму свернувшегося казеина. Липиды жировых шариков могут препятствовать выходу сыворотки, поэтому при переработке молока с высоким содержанием липидов необходимо предпринимать действия, способствующие отделению сыворотки.
Дополнительно вносимый кальций способствует формированию прочного, быстро обезвоживающегося сгустка.
Влагоудерживающую способность белков можно понизить путем повышения кислотности среды. При этом, чем выше кислотность сырной массы, тем быстрее будет происходить ее обезвоживание. Этим можно объяснить то, что сгусток созревшего молока легче отдает сыворотку, чем сгусток незрелого.
Ферменты сычуга и молочнокислых бактерий осуществляют гидролитическое расщепление белков. В частности, химозин катализирует реакции гидролитического расщепления пептидных связей в казеине с образованием пептидов, которые под действием ферментов молочнокислых бактерий расщепляются до аминокислот. Причем накопление аминокислот в сырной массе служит показателем ее зрелости, обеспечивая поддержание постоянства рН среды и проявления вкусовых качеств сыра. При этом часть аминокислот подвергаются де-карбоксилированию и дезаминированию ферментами бактерий. В результате в сырной массе может накапливаться СО2 и N Н3, а также карбоковые, кето- и оксикислоты, амины, придающие определенный вкус и аромат сыру.
Ферменты микрофлоры способны гидролизовать липиды. Причем в мягких сырах процессы гидролиза липидов протекают быстрее, чем в твердых. Во всех сырах обнаруживаются свободные жирные кислоты (масляная, валериановая, капроновая, каприловая и др.), содержание которых придают соответствующий вкус и запах сыру.
В мягких сырах наиболее активно протекают процессы свободно-радикального окисления, продуктами которых могут быть кетоны, альдегиды, оксикислоты и другие соединения.
Окисление углеводов способствует накоплению в сырах молочной кислоты, которая способна в дальнейшем под действием ферментов молочнокислых бактерий окислиться до ацетальдегида, этанола и уксусной кислоты. Поэтому при выработке сыров необходимо регулировать активность ферментов молочнокислых бактерий, поддерживая на определенных этапах технологического процесса кислотность сырной массы. При этом концентрацию ионов водорода можно регулировать внесением в молоко различных количеств закваски, контролируя содержание влага в сыре после прессования, а также применением на конечных этапах технологического процесса созревания сырной массы способа второго нагревания, или варьируя степень поселки сыра.
Формование сыра. Формование сыра осуществляется с той целью, чтобы удалить сыворотку от сырной массы и в дальнейшем придать ей определенную форму (шарообразную, квадратную, прямоугольную и др.).
Прессование. В результате прессования твердого сыра и самопрессования мягких сыров получают головки сыра определенной формы и уплотненную корку. Поэтому каждый вид сыра имеет своеобразную микроструктуру, в основе которой зернистость, формирующаяся за счет специфического расположения в сырной массе как микрозерен, так и макрозерен. В прослойках между макрозернами располагаются белки, которые формируют слои определенной толщины, скрепляющие зерна со всех сторон.