Созревание сыра представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных микробиологических, биохимических и физико-химических процессов, протекающих в сырной массе. При этом все ее составные части (молочный сахар, белки, жир и другие органические и минеральные компоненты) претерпевают определенные превращения, что в конечном результате обуславливает формирование присущих данному виду сыра органолептических показателей.
Все изменения ингредиентов сырной массы в этом процессе происходят под влиянием ферментов, среди которых особая роль принадлежит протеиназам. Белки под действием молокосвертывающего фермента и протеолитических ферментов бактерий и микроскопических грибов превращаются в разнообразные растворимые азотистые соединения, формирующие структуру, консистенцию, а также вкус и аромат сыра. Молочный сахар полностью сбраживается ферментами молочнокислых бактерий с образованием молочной кислоты и других продуктов. Молочнокислые бактерии интенсивно развиваются до 10…15-ти дневного возраста, затем до конца созревания их количество медленно снижается. Жир и фосфолипиды расщепляются липазами с освобождением жирных кислот и т. д.
Таким образом, в результате сложных микробиологических и биохимических процессов в сыре образуются продукты, обуславливающие его органолептические показатели. Сыр приобретает наряду с общим сырным вкусом и запахом специфические для каждого вида сыра привкусы и аромат, соответствующий рисунок (глазки) или его отсутствие.
Созревание сыра начинается с момента активного развития молочнокислых бактерий в молоке, подготовленном к свертыванию. При установленной оптимальной температуре молока внесением бактериальной закваски уже создаются условия для начала процесса созревания сыра. Большая часть микрофлоры бактериальной закваски захватывается при свертывании молока структурной сеткой, лишь незначительное количество ее переходит в сыворотку.
При получении и обработке сгустка в результате развития молочнокислых бактерий накапливается молочная кислота, необходимая в этот период для ускорения отделения сыворотки и лучшего уплотнения сырного зерна. Под влиянием образующейся молочной кислоты изменяются физические свойства белка. Одновременно, под действием молочной кис лоты кальциевые и фосфорные соли переходят в раствор, вследствие чего понижается вязкость сырной массы, увеличивается гидрофильность. В процессе разрезки и дробления сгустка, постановки и обсушки зерна, второго нагревания количество микроорганизмов в сырной массе увеличивается, так как создаются более благоприятные условия для их размножения.
В процессе созревания сыров биохимические изменения белковых веществ считаются основными. Под влиянием молокосвертывающего фермента и ферментов молочнокислых бактерий белки сырной массы (параказеин) распадаются с образованием многочисленных азотистых соединений.
Химозин сычужного фермента вызывает первичный распад αS- и β-казеина ПККФК на фрагменты с большой молекулярной массой. При этом под действием сычужного фермента быстрее расщепляется αS-казеин, чем β-казеин, так как первый содержит большее количество чувствительных к химозину связей. Вне- и внутриклеточные ферменты молочно кислых бактерий действуют в основном на продукты распада параказеина, но могут гидролизовать и сами фракции казеина.
При совместном действии на белки сыра сычужного фермента и бактериальных ферментов эффективность каждого из них усиливается. Однако ведущая роль в ферментативном распаде белков сырной массы принадлежит молочнокислым бактериям. Поэтому для ускорения созревания сыров используют закваски, составленные из культур с повышенной протеолитической активностью.
При распаде белков в сырах накапливаются пептиды и свободные аминокислоты, существенно влияющие на вкус готового продукта. В первой половине созревания в сырах, вследствие образования большого количества пептидов с различной молекулярной массой, появляется горьковатый привкус, который по мере гидролиза пептидов обычно исчезает. В некоторых случаях он сохраняется до конца созревания.
Последние результаты изучения причин появления горьковатого привкуса в сырах и его связи с протеолитической активностью молочнокислых бактерий заквасок дают возможность предположить, что горький привкус обуславливают низкомолекулярные гидрофобные пептиды, образующиеся из αS- и β-казеина под действием сычужного фермента или внутриклеточных протеаз молочнокислых бактерий. Многие горькие пептиды содержат на N-конце циклизованную глутаминовую кислоту. Интенсивность образования горьких пептидов зависит от рН, содержания соли и влаги в сыре.
Штаммы молочнокислых стрептококков способны расщеплять образующиеся горькие пептиды. В связи с этим различают «не горькие» и «горькие» штаммы молочнокислых бактерий. Поэтому, для борьбы с возникновением горечи в сырах следует включать в состав заквасок штаммы молочнокислых бактерий, которые сами не образуют горькие пептиды и обладают способностью гидролизовать последние при их накоплении в процессе созревания продукта.
Микробиологические и биохимические процессы, протекающие при созревании сыра, как уже подчеркивалось выше, приводят к значительным изменениям всех составных ингредиентов свежего сыра. При распаде молочного сахара, лимонной кислоты, белков и молочного жира под влиянием молочнокислых бактерий и их ферментов образуется комплекс химических веществ, влияющих на вкус и аромат сыра.
Первоначальное влияние на вкус сыра оказывает молочная кислота, образующаяся в результате молочнокислого брожения. Свежий сыр имеет невыраженный, слегка кисловатый вкус. В дальнейшем по мере созрева ния на вкус влияют белковые вещества: пептиды, аминокислоты и другие продукты более глубокого распада ингредиентов сыра.
При выработке сыров с высокой температурой второго нагревания ферменты, выделяемые бактериями сырной палочки, вызывают более глубокий гидролиз с образованием аминокислот (их в 2 раза больше, чем пептонов). При более длительных сроках созревания (4…6 мес) из аминокислот выделяется аммиак (дезаминирование) и углекислота (декарбоксилирование), в результате чего появляются летучие кислоты, амины и другие соединения, которые, взаимодействуя с веществами, полученными при гидролизе молочного сахара, образуют соединения, влияющие на вкус сыра. Например, аминокислоты пролин и оксипролин, а также глутаминовая и аспарагиновая кислоты, лейцин, лизин придают швейцарскому сыру характерный сладковато-пряный вкус и запах. Аромат этих сыров зависит от наличия летучих кислот (уксусной, пропионовой, валерьяновой и др.). Содержание летучих кислот в 100 г сыра достигает в швейцарском — 600 мг, советском — 500 мг.
Таким образом, вкус и запах появляются при созревании сыров вследствие образования целого комплекса химических, вкусовых, ароматических веществ при ферментации молочного сахара, лимонной кислоты, белков, молочного жира и дальнейших биохимических (дезаминирование и декарбоксилирование аминокислот) и химических реакциях (окисление жирных кислот и т. д.).
Консистенция и рисунок сыра служат показателями, характеризующими правильность прохождения биохимических и микробиологических процессов при выработке сыра. Их формирование начинается во время обработки сгустка, формования, прессования и посолки, а завершается в процессе созревания сыра.
Такие структурно-механические показатели сырной массы, как твердость, прочность, вязкость и пластичность определяют качество консистенции сыра. Консистенция сыра связана с состоянием всего комплекса параказеинаткальция. Чем больше кальция отщепляется от параказеинаткальция, тем хуже связность сырной массы. При переработке на сыр молока повышенной кислотности параказеинаткальция теряет значительную часть кальция, в силу чего белки сыра плохо связывают и удерживают влагу, а продукт приобретает ломкую, крошливую или колющуюся консистенцию.
В результате посолки и созревания твердость сыра возрастает, при этом ее однородность по слоям несколько нарушается. Готовый сыр обычно имеет наибольшую твердость в корковых слоях боковых полотен и торцов, меньшую — в слоях, расположенных по обе стороны от центра под торцевыми полотнами сыра
Формирование консистенции (структуры) сыра происходит в три стадии. На первой стадии созревания сырная масса уплотняется и твердость сыра повышается, что объясняется старением (сжатием) белкового геля и уменьшением в сыре количества влаги вследствие посолки и усушки сыра. При этом структурно-механические свойства сырной массы по слоям го ловки изменяются неодинаково — в периферийной части уплотнение и усушка идут интенсивнее, чем в центральной. На второй стадии, наряду с физическим процессом уплотнения геля, происходит биохимический распад белков с разрушением структуры, причем последний процесс превалирует, поэтому плотность и твердость сырной массы понижаются. На третьей стадии, в конце созревания, оба процесса проходят с одинаковой интенсивностью. Таким образом, готовый сыр приобретает определенные реологические показатели — плотность и пластичность.
Консистенция сыра зависит от химического состава параказеинаткальцийфосфатного комплекса (ПККФК), содержания и состояния в сыре влаги, количества жира, а также других факторов. Главными из них являются содержание в ПККФК кальция и состояние влаги в сыре. Содержание кальция в ПККФК определяется уровнем накопления молочной кислоты, то есть рН сыра.
Большое влияние на консистенцию сыра оказывает состояние влаги в сыре и формы ее связи с другими компонентами. С ростом активной кислотности и переходом белков из нерастворимого состояния в растворимое в сыре увеличивается количество связанной (адсорбционно связанной) воды, а количество относительно свободной (механически связанной) — снижается. При этом последняя переходит в более прочно связанные виды влаги. Все это способствует повышению влагоудерживающей способностью сырной массы и улучшению консистенции сыра.
При созревании сыра вследствие биохимических и химических реакций происходит выделение газов (углекислого газа, водорода, аммиака и др.). Характер рисунка сыра определяется структурно-механическими свойствами сырной массы и интенсивностью накопления в ней газов. Кроме того, азот и кислород попадают в сырную массу из воздуха при формовании сыра. Частично газы выделяются наружу, а частично задерживаются в сырной массе, образуя глазки.
В сырах с высокой температурой второго нагревания образование рисунка (глазков) обуславливают пропионовокислые бактерии, сбраживающие молочный сахар, молочную кислоту и лактаты.
В процессе созревания газы, накапливаясь в пустотах между сырными зернами, раздвигают массу, в результате чего образуются глазки. Сначала сырная масса постепенно насыщается газами, а затем перенасыщается. Глазки появляются в том момент, когда давление газа повышается, и он начинает растягивать сырную массу.
В сырах с нормальным рисунком углекислый газ выделяется в значительно больших по сравнению с другими газами количествах (содержание СО2 оставляет 60…80% количества всех газов). Он образуется при сбраживании молочного сахара, цитрата и лактатов ароматообразующими молочнокислыми стрептококками, пропионовокислыми, маслянокислыми бактериями, бактериями группы кишечных палочек, а также при декарбоксилировании аминокислот и жирных кислот.
Углекислый газ сравнительно хорошо поглощается сырной массой, однако при достижении предельной концентрации (37…41 см3 на 100 г сыра) он начинает выделяться. Газ скапливается в пустотах сырной массы, по степенно расширяя их, превращая в глазки. При быстром выделении С02 таких центров скопления газа бывает очень много и глазки образуются мелкие и в большом количестве (голландский, костромской и другие сыры). При медленном выделении СО2, например в сырах с высокой температурой второго нагревания (советский, швейцарский и др.) глазки образуются крупные и в незначительном количестве.
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