Термизация
Когда ввели сбор молока через день, изготовители сыра, использовавшие такое молоко, заметили, что качество сыра часто ухудшалось. В частности, такая тенденция была замечена, когда молоко нужно было хранить до следующего дня
после его получения, даже если его охлаждали до 4°С при подаче из автомолцистерны в танк для хранения. Так как рабочие недели ограничены до шести или даже пяти дней, можно прогнозировать более длительное хранение.
Хранение молока при пониженной температуре вызывает изменение присутствующих в нем белков и солей, что приводит к ухудшению сыропригодности молока. Было показано, что через 24 часа хранения при 5°С примерно 25% кальция выпадает в осадок в виде фосфата. Это снижение, однако, временное; после пастеризации молока кальций опять растворяется и коагулятивные свойства молока практически полностью восстанавливаются.
β-казеин во время хранения при пониженных температурах тоже расщепляется и отделяется от мицелл казеина, что в дальнейшем отрицательно сказывается на сыропригодности молока. Однако такое изменение тоже почти полностью
восстанавливается во время пастеризации.
Другим и столь же важным феноменом является то, что микрофлора, попадающая в молоко при повторном бактериальном обсеменении – особенно Pseudomonas spp – приспосабливается к низкой температуре, при которой ее
ферменты, протеиназы и липазы, расщепляют белок и жиры соответственно.
В результате такого воздействия появляется “горький” привкус, возникающий при расщеплении β-казеина, который покидает казеиновые мицеллы во время хранения при низкой температуре.
Протеолитические и липолитические ферменты, образованные Pseudomonas, могут также совместно проникать сквозь мембраны жировых шариков.
Это совместное взаимодействие ведет к высвобождению жирных кислот, особенно низших, путем воздействия липазы, в результате чего молоко приобретает прогорклый привкус.
Поэтому, если молоко, которому уже, по меньшей мере, 24–48 часов, не может быть обработано в течение 12 часов после доставки на молочный завод, рекомендуется охладить его примерно до 4°С или лучше термизировать его.
Термизация означает умеренную термообработку при 65°С в течение 15 с, затем охлаждение до 4°С, но и после данной обработки молоко все еще дает положительную реакцию на присутствие фосфотазы. Эта технология была в основном введена с целью остановить рост психротрофной микрофлоры при хранении молока более 12–48 часов после его доставки на завод.
Пастеризация
До начала процесса изготовления сыра молоко обычно предварительно обрабатывается с целью его оптимизации для производства.
Молоко, предназначенное для приготовления сыра, который созревает более одного месяца, необязательно пастеризовать в западных странах, но в России все молоко его пастеризуют.
И хотя считается, что сыр, изготовленный из непастеризованного молока, имеет лучший вкус и аромат, многие производители (за исключением изготовителей сверхтвердых типов) пастеризуют молоко, т.к. его качество повышается не настолько, чтобы имело смысл рисковать и обходиться без пастеризации.
Пастеризация должна быть значительной, чтобы убить бактерии, способные повлиять на качество сыра – например, Coliforms, которые могут легко вызвать вспучивание и нежелательный привкус.
Широко применяется высокотемпературная кратковременная пастеризация при 72–73°С в течение 15–20 секунд.
Однако спорообразующие микроорганизмы переживают пастеризацию в состоянии спор и могут вызвать серьезные проблемы во время процесса созревания. Примером может быть Clostridium tyrobutyricum, которые образуют масляную кислоту и большие объемы водородного газа путем сбраживания молочной кислоты. Этот газ полностью разрушает структуру сыра, не говоря уже о том, что масляная кислота придает неприятный вкус сыру.
Более интенсивная тепловая обработка может уменьшить этот риск, но может и серьезно ухудшить общую сыропригодность молока. Поэтому для уменьшения количества термостойких бактерий используются другие средства.
Традиционно в молоко, предназначенное для сыроделия, до производства добавляли определенные химикаты, чтобы избежать “вспучивания” и образования неприятного запаха, обусловленного термостойкими, спорообразующими бактериями (в основном Clostridium tyrobutyricum). Чаще всего используется нитрат натрия (NaNO3), хотя при изготовлении сыра
Эмменталь также используется перекись водорода (H2O2). Однако если использование химических добавок широко критиковалось, механические средства уменьшения числа нежелательных микроорганизмов были одобрены, особенно в странах, где запрещается применять химические ингибиторы.
Влияние тепловой обработки на отдельные части
молока
Молоко подвергают тепловой обработке на молочных заводах для уничтожения любых патогенных микроорганизмов, которые могут в нем присутствовать. Эта обработка вызывает также изменения компонентов молока. Чем выше температура и чем больше продолжительность обработки, тем глубже эти изменения. В некоторых пределах эти два
фактора могут в какой-то степени взаимно уравновешиваться. Кратковременное нагревание при высоких температурах может оказывать такое же воздействие, как и продолжительное нагревание при менее высоких температурах.
И поэтому при тепловой обработке молока эти факторы необходимо всегда учитывать.
Жир
Когда молоко пастеризуют при 70–80°С в течение 15 секунд, отстой жира наблюдается уже при 74°С . Были обсуждены различные теории по этому поводу, которые свидетельствуют о том, что, вероятно, высвобожденный свободный жир склеивает шарики жира при их столкновении. Для предотвращения образования отстойной жировой пробки рекомендуется гомогенизировать молоко.
Финк и Кесслер подтвердили появление свободного жира в гомогенизированных и негомогенизированных сливках с м.д.ж. 30%, подвергнутых тепловой обработке при температуре 105–135°С. Авторы считают, что это объясняется дестабилизацией оболочки шариков, приводящей к повышению их проницаемости. Результатом этого является действие экстрагируемого свободного жира в качестве связующего между сталкивающимися жировыми шариками и образование стабильных агломератов шариков.
При температуре выше 135°С белки, отложившиеся на оболочке шариков жира, образуют своего рода сетку, делающую оболочку более плотной и менее проницаемой. Поэтому при высокотемпературной обработке продуктов с высоким содержанием жира поток из стерилизатора рекомендуется гомогенизировать.
Белки
Основной белок молока, казеин, не подвергается денатурации в результате тепловой обработки при обычных значениях pH, концентрации соли и содержания белка.
С другой стороны, сывороточные белки, особенно β-лактоглобулин, составляющий до 50% этих белков, является термолабильным.
Его денатурация начинается при 65°С и практически заканчивается при нагревании в течение 5 минут при 90°С.
Тепловая денатурация сывороточных белков является необратимым процессом. Произвольно свернутые белковые молекулы “раскрываются”, а β-лактоглобулин, в частности, присоединяется к κ-казеиновой фракции при помощи серных мостиков.
Очень обобщенная трансформация представлена на рис. 1.
Рис. 1 При денатурации κ-казеин взаимодействует с β -лактоглобулином.
Блокирование большей части κ-казеина ухудшает сычужную свертываемость молока, так как сычужный фермент в сыроделии способствует расщеплению мицелл казеина на участках расположения κ-казеина. Чем выше температура пастеризации при постоянном времени выдержки, тем мягче образующийся сгусток. Это является нежелательным
явлением при получении полутвердых и твердых сыров. Молоко, предназначенное для сыроделия, не должно пастеризоваться, а если все же оно и будет пастеризоваться, то в любом случае в течение лишь 15–20 секунд и при температуре не выше 72°С.
Молоко, предназначенное для приготовления кисломолочных продуктов (например, йогурта), пастеризуют при температуре 90–95°С с выдержкой 3–5 минут. Данный режим тепловой обработки молока приводит к денатурации сывороточных белков, их взаимодействию с казеином, что позволяет получить более вязкий сгусток с пониженным отделением сыворотки.
Молоко, нагретое при 75°С в течение 20–60 секунд, приобретает привкус и запах “кипячения”.
Это обусловлено выделением соединений серы из β-лактоглобулина и других серосодержащих белков.
Ферменты
Ферменты могут быть инактивированы нагреванием. Температура инактивации зависит от типа фермента.
Некоторые микроорганизмы (например, Pseudomonas spp.), способные вызывать порчу сырого молока, хранимого при низких температурах, и молочных продуктов, подвергнутых тепловой обработке, вырабатывают термостойкие протеолитические и липолитические ферменты. Пастеризация и высокотемпературная обработка молока вызывают только их частичную инактивацию.
Лактоза
Лактоза подвергается изменениям более легко в молоке, чем в сухом состоянии. При температуре выше 100°С между лактозой и белком происходит реакция, сопровождающаяся побурением молока.
Ряд реакций, происходящих между аминогруппами аминокислотных остатков и альдегидными группами углеводов молока, называются реакцией Майяра, или реакцией побурения. Она приводит к потемнению продукта, к изменению вкуса и к потере питательной ценности, в частности, к потере лизина – одной из незаменимых аминокислот.
Пастеризованное, прошедшее высокотемпературную обработку и стерилизованное молоко может быть дифференцировано по содержанию лактулозы. Лактулоза является эпимером лактозы, формирующимся в молоке, подвергнутом тепловой обработке Адачи (Adachi), 1958. Cчитается, что она образуется при помощи свободных аминогрупп казеина Адачи и Паттон (Adachi & Patton), 1961, Рихард и Хандрасеккара (Richard & Chandrasekkara), 1960. Мартинес Кастро и Олано (Martinez Castro & Olano), 1982, и Гейер и Клостермейер (Geier & Klostermeyer), 1983, показали, что пастеризованные, прошедшие высокотемпературную обработку, и стерилизованные виды молока
содержат разное количество лактулозы. Содержание лактулозы при этом повышается с возрастанием интенсивности тепловой обработки.
Витамины
Витамин С является наиболее термолабильным витамином, особенно в присутствии воздуха и некоторых металлов. Пастеризация в пластинчатом теплообменнике может, однако, осуществляться при практически полном отсутствии потерь витамина С. Другим витаминам умеренное нагревание в молоке совсем или почти совсем не приносит вреда.
Минеральные вещества
Из минеральных веществ в молоке только гидроксифосфат кальция в мицеллах казеина, имеющий важное значение, подвергается изменению под воздействием тепла. При нагревании выше 75оС это вещество теряет воду и образует нерастворимый ортофосфат кальция, который ухудшает сычужную свертываемость. Режимы тепловой обработки молока должны быть тщательно подобраны.
Источник информации:
Справочник «Технология производства молочных продуктов».
Издатель: ЗАО «Тетра Пак АО», Россия, Москва, ул. Вильгельма Пика, 8.
Текст: Гаста Байланд, кандидат наук (молочные технологии);
Кузнецов В.В., Шилер Г.Г. Справочник технолога молочного производства. Технология и рецептуры.
Том 3. Сыры