18. «Сутність біохімічних процесів при дозбіванні сирів та способи прискорення процесів дозрівання сирів».
Сутність біохімічних процесів при дозбіванні сирів
Біохімічні перетворення речовин сирної маси відбуваються під впливом екзо – і ендоферментов різних груп мікроорганізмів і в меншій мірі ферментів сичужного порошку і молока, що переробляється.
У процесі дозрівання найбільш глибоким змінам піддаються молочний цукор, білки і жири, менш значним — мінеральні речовини і вітаміни.
Зміна 
При збродженні лактози ароматоутворюючими молочнокислими стрептококами утворюється оцтова кислота, етиловий спирт, диацетил, що збагачують смак сиру, і вуглекислий газ, що обумовлює утворення малюнку твердих сирів.
Швидкість утворення і кількість молочної кислоти залежать, в основному, від дози, складу й активності бактеріальної закваски, температури другого нагрівання, вмісту вологи і солі.
Вихід молочної кислоти при виробництві твердих сирів складає близько 65 – 70% загальної кількості збродженого молочного цукру. Таке зменшення свідчить про те, що молочна кислота в процесі дозрівання сиру піддається подальшим хімічним перетворенням, у результаті яких утворюються лактати й інші речовини.
У великих твердих сирах деяка кількість лактатів зброджується пропіоновокислими бактеріями з утворенням пропіонової і оцтової кислот, а також вуглекислого газу.
Інтенсивність накопиченя молочної кислоти впливає на рН сиру, від якого, у свою чергу, залежать швидкість дозрівання, смак, структура, консистенція, тобто якість готового сиру. Крім молочної кислоти в сирі змінюється і лимонна кислота, що переходить з молока. При зброджуванні лимонної кислоти утворюються, головним чином, ароматичні речовини — диацетил, ацетоин і ін.
Зміна білків. У дозріванні сирів найбільша роль належить білкам, головним чином, казеїнові. Зміна казеїну починається з моменту дії на нього сичужного ферменту, що переводить казеїн у параказеїн. Надалі параказеїн змінюється вже у формованом сирі під впливом молочної кислоти, сичужного ферменту, повареної солі та під впливом ферментів, які продукують мікроорганізми.
Молочнокислі бактерії виділяють протеолітичені ферменти двох типів: екзо – і ендопротеази. Найбільшою протеолітичною активністю володіють ендоферменты, що утримуються в клітинах молочнокислих бактерій і вивілюнюються після їх відмирання й автолізу.
Параказеїн при дозріванні сиру починає розпадатися на більш прості з’єднання, що містять азот. Спочатку з’являються альбумози і пептони, що розпадаються потім до більш простих з’єднань — пептидів, амінокислот і аж до аміаку.
Під дією сичужного ферменту розпад білків йде до пептонів, причому з утворенням молочної кислоти і зниженням рН до 4,9.Ефективність спільної дії сичужного і бактеріального ферментів значно перевищує ефективність дії кожного ферменту окремо.
У початковий період дозрівання в сирах у результаті утворення пептонів з’являється гіркота, що до кінця дозрівання зникає, оскільки пептони перетворюються в пептиди й амінокислоти. Якщо гіркота не зникає до кінця дозрівання сиру, це свідчть показником того, що процес розпаду білків затримується на стадії пептонів (при низькій температурі дозрівання).
У великих твердих сирах сичужний фермент інактивується при температурі другого нагрівання, тому протеоліз під час дозрівання обумовлений ферментами молочнокислих бактерій.
Активність протеолітичених ферментів у молочнокислих паличок вище, ніж у стрептококів. Це пояснює той факт, що у твердих сирах з високою температурою другого нагрівання, що дозрівають при участі термофільних молочнокислих паличок (Lbm. helveticum, Lbm. lactis), відбувається більш глибокий розпад білків з утворенням вільних амінокислот. Їх кількість у 2 – 3 рази більше, ніж пептидів.
У зв’язку з тим що загальна кількість мікрофлори в цих сирах незначна, ферментативні процеси протікають повільніше, сири дозрівають довше (4 – 6 міс).
У твердих сирах з низькою температурою другого нагрівання розпад білків під дією малоактивних протеолітичних ферментів мезофільних молочнокислих стрептококів відбувається неглибоко. Кількість пептидів майже відповідає кількості вільних амінокислот, а вміст останніх у них нижче в порівнянні із сирами з високою температурою другого нагрівання.
У дрібних твердих сирах сичужний фермент не зруйнований і також впливає на дозрівання, процеси розпаду білка протікають швидше, сири стають зрілими вже в двомісячному віці.
З групи м’яких сирів з низькою температурою другого нагрівання треба виділити в особливу підгрупу сири типу латвійського, що дозрівають при участі мікрофлори сырного слизу. Температура другого нагрівання при виготовленні сирів цієї підгрупи нижче (36 – 38 °С), вміст вологи, молочного цукру і молочної кислоти більше, ніж у голландському сирі. Крім того, сири цієї підгрупи обсіменяються з поверхні слизеутворюючими бактеріями.
У цих сирах спостерігається більш активний розпад білків. Вміст розчинних азотистих речовин у них більше, ніж у твердих сирах з низкою і високої температурами другого нагрівання, хоча білки розпадаються в основному до пептидів. Цей факт пояснюється тим тим, що основну роль у дозріванні латвійського сиру відіграють молочнокислі бактерії. Поверхнева мікрофлора (слизеутворюючі бактерії) відіграє другорядну роль, впливаючи в основному на зовнішні шари сиру. Однак вона все-таки додає своєрідні специфічні смак і запах сиру. Характерною рисою м’яких сирів є мале нагромадження вільних амінокислот у зрілому сирі.
Незважаючи на те що у виробництві цієї групи сирів беруть участь цвілі й бактерії, що утворюють слиз, значна роль у дозріванні сирів належить стрептококам і молочнокислим паличкам. Таким чином, у м’яких сирах глибокий протеоліз забезпечують сичужний фермент, протеази молочнокислих стрептококів, плісняви і мікрофлора сирного слизу. У результаті їхньої спільної дії білки сирної маси розщеплюються з утворенням особливо великої кількості розчинних азотистих речовин при малому накопиченні амінокислот.
У групі розсольних сирів друге нагрівання в більшості випадків не застосовують. У сирах утримується велика кількість, тому у свіжому сирі умови для розвитку мікробіологічних процесів дуже сприятливі. Однак ці процеси незабаром сповільнюються через дію солі, що консервує, у результаті в зрілому сирі накопичується менше продуктів гідролізу білків — пептонів і вільних амінокислот. Крім цього при тривалому збереженні сирів у розсолі частина розчинних продуктів розпаду білків переходить із сиру в розсол, тим самим погіршується їх якість.
Розсольні сири дозрівають приблизно за 2 – 3 міс. Таким чином, при розпаді білків у всіх групах сирів, що дозрівають, накопичуються пептиди й амінокислоти, що роблять значний вплив на смак готового продукту. Накопичення окремих амінокислот по-різному — у міру дозрівання сиру концентрація одних амінокислот зростає, а інших зменшується. Тому кожен вид сиру має свій характер нагромадження і властивий йому набір вільних амінокислот.
Амінокислоти, що звільнилися в процесі дозрівання, під дією ферментів мікрофлори піддаються різним змінам. Вони можуть дезаміннуватися (втрачати аміак), декарбоксилюватися (відщеплювати вуглекислий газ), вступати в реакції з кетокислотами, переходити в інші амінокислоти і т. д. При цьому утворюються різні з’єднання: кето – і оксикислоты, аміни, альдегіди, кетони й ін. Більшість з них відіграють істотну роль при формуванні смаку і запаху сирів.
Зміна молочного жиру. Жир у процесі дозрівання майже всіх сирів піддається гідролізу під дією ліполітичних ферментів (ліпаз). Вони надходять у сир з молоком, що переробляється, сичужним порошком і продукуються молочнокислими, пропіоновокислими бактеріями, бактеріями сирного слизу й особливо пліснявими грибами. У результаті гідролізу жиру, вивільняються жирні кислоти, у тому числі летучі (масляна, капронова й ін.), що беруть участь в утворенні характерного смаку і запаху.
Інтенсивність розпаду жиру і накопичення летучих жирних кислот у сирах різна – у твердих вона нижче, ніж у м’яких.
У дрібних твердих сирах жир розщеплюється незначно. У великих твердих сирах (швейцарський і радянський) гідроліз жиру здійснюється активніше під дією ліполітичних ферментів, що виділяються молочнокислими паличками і пропіоновокислими бактеріями.
На смак і запах цих сирів особливо сильно впливає пропіоновокисле бродіння, врезультаті якого утворюється пропіонова й оцтова кислоти. Останні разом з іншими жирними кислотами, що виділяються при частковому розкпаді жиру і зброджуванні молочного цукру, додають сирам специфічний, дещо пряний, горіховий присмак.
Гідроліз жиру в м’яких сирах (переважно в кірці) проходить під дією активних ліпаз поверхневої мікрофлори сирного слизу. У сирі рокфор, що дозріває при участі пліснявих грибів, які розвиваються усередині сиру, гідроліз жиру відбувається з однаковою інтенсивністю як на поверхні, так і усередині.
М’які сири містять продукти подальшого окислювання жирних кислот — метилкетони, що мають гострий смак і можуть впливати на органолептичні показники сирів. Поряд з жирними кислотами в сирах утвориться гліцерин, однак він не виявляється, тому що споживається мікроорганізмами.
Зміна мінеральних речовин і вітамінів. Молочна кислота, взаємодіючи з мінеральними солями і параказеїнатом кальцію, утвоює лактат кальцію і монокальцієву сіль пароказеїну, що легко набухає і сприяє формуванню еластичної консистенції сиру. Молочна кислота переводить у водорозчинний стан мінеральні солі сиру і фосфор неорганічних солей.
У процесі дозрівання сирів накопичуються інші розчинні продукти, що зв’язують значну кількість вологи, унаслідок чого у вільній воді, що залишилася, підвищується концентрація солі. У результаті збільшення концентрації розчинних речовин у сирі підвищується осмотичений тиск і створюються несприятливі умови для розвитку мікроорганізмів, що спричиняє відмиранню бактерій усіх груп і підвищує стійкість сиру при збереженні.
Внаслідок розвитку мікрофлори сиру змінюється вміст деяких водорозчинних вітамінів. Так, у великих сирах пропіоновокислі бактерії синтезують вітамін групи В.
Способи прискорення процесів дозрівання сирів
Дозрівання сирів є дуже тривалим процесом, і зменшити тривалість дозрівання можна різними методами: збільшенням дози закваски; активізацією бактеріальної закваски; підбором більш активних штамів молочнокислих бактерій, застосуванням ферментних препаратів, застосуванням мікроорганізмів-симбіонтів; використанням мікроелементів, що прискорюють дозрівання сирів.
Збільшення дози закваски, що вноситься в молоко, може прискорити дозрівання сирів. Однак застосування великих доз закваски може привести до різкого підвищення кислотності молока і появі вад сиру.
Збільшення дози заквасок молочнокислих бактерій застосовують при виробництві швидкодозріваючих сирів, що надалі підлягають плавленню. У цьому випадку крім закваски в молоко необхідно вносити динатрійфосфат, що нейтралізує надлишкову кількість молочної кислоти, яка утворилася в сирній масі, сприяючи подальшому розвиткові молочнокислих мікробів.
Активізація бактеріальної закваски полягає в тому, що до внесення в молоко, яке призначене для виготовлення сиру, бактеріальну закваску змішують з подвійною кількістю молока і витримують протягом однієї години при температурі 24 – 26 °С. Молочнокислі бактерії в заквасці знаходяться в трохи пригнобленому стані під впливом молочної кислоти, що накопичилася. Тому при розведенні закваски молоком її кислотність знижується і бактерії починають знову інтенсивно розмножуватися.
Підбор більш активних штамів молочнокислих бактерій полягає в тім, що до складу заквасок відбирають штами, що володіють гідролітичною активністю. Вони найбільше інтенсивно гідролізуют білки сиру, що позитивно впливає на розвиток інших заквасочних мікроорганізмів, більш швидке накопичення біомаси і бактеріальних ферментів.
Застосування ферментних препаратів стимулює біохімічну активність молочнокислих бактерій закваски, особливо ароматоутворюючих стрептококів. Запропоновано біологічний препарат, названий гідролізатом. Для одержання його в молоко вносять бактеріальну закваску, що складається з молочнокислих паличок (бактерії Lbm. helveticum), термофільних молочнокислих стрептококів, суміші різних штамів мезофильних стрептококів з оцтовокислими і пропіоновокислими бактеріями. Суміш гідролізуют за допомогою пепсину протягом 3 – 3,5 діб.
Застосування мікроорганізмів-симбіонтів є одним з можливих шляхів прискорення дозрівання сиру і підвищення його якості. З цією метою можна використовувати деякі види дріжджів, не здатних до спиртового бродіння. Дріжджі при спільному розвитку з молочнокислими бактеріями постачають їх азотистим речовинами і вітамінами. Вони споживають молочну кислоту, знижуючи тим самим гнітючу дія останньої на молочнокислі бактерії. Можна використовувати й інші асоціації мікроорганізмів, що стимулюють молочнокислий процес.
Використання мікроелементів істотно прискорює процес дозрівання сиру, що протікає під впливом ферментів, активність яких часто залежить від присутності в них атома металу. Основними каталітичними елементами є мідь, марганець, кобальт, магній, нікель, йод, молібден. Для розвитку мікроорганізмів і стимулювання їхньої дії використовують не окремі мікроелементи, а їхньої суміші.
Питання для самоконтролю.
1. Яка сутність біохімічних процесів при дозбіванні сирів?
2. Якими способами можна прискорити процес дозрівання сирів?
Реферати
Читати далі