МИКРОБИОЛОГИЯ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Молочные продукты содержат легкоусвояемые, необходимые для организма питательные вещества. Некоторые из молочных продуктов обладают не только диетическими, но и лечебными свойствами. По составу микроорганизмов и вызываемых ими процессов различают продукты молочнокислого и смешанного брожения.

Кисломолочные продукты. Продукты молочнокислого брожения. Простокваша — широко распространенный кисломолочный продукт. В зависимости от режима термической обработки молока и состава микрофлоры закваски различают разные виды простокваш: обыкновенную, Мечниковскую (болгарскую), Южную, ряженку, варенец, ацидофильную и др.

Обыкновенная простокваша. Ее готовят из пастеризованного молока путем внесения в него 5 % закваски, содержащей чистые культуры мезофильных молочнокислых стрептококков (Str . lactis и Str . cremoris). Молоко пастеризуют при 85 °С в течение 10— 15 мин. Для придания готовому продукту определенной консис­тенции иногда добавляют 0,5 % закваски, состоящей из чистой культуры болгарской палочки. При температуре 30°С через 5— 6 ч происходит свертывание молока. Продукт приобретает плотную консистенцию и слабокислый вкус (кислотность 90— ПО Т).

Простокваша Мечниковская (болгарская).Это кисломолочный продукт, который готовят из молока, пастеризованного при температуре 85—90 °С. В состав закваски входят термофильный молочнокислый стрептококк и болгарская палочка (Str . thermophilus и Lactobact . bulgaricum). Молоко заквашивают при температуре 40°С. Через 3—4 ч молоко свертывается, кислотность продукта достигает 70°Т. Простокваша имеет плотный сгусток, сметанообразную консистенцию и кислый вкус. Чем выше температура заквашивания, тем больше кислотность продукта.

Простокваша Южная.В пастеризованное и охлажденное до 30°С молоко вносят закваску, состоящую из болгарской палочки, термофильного молочнокислого стрептококка и культуры молочных дрожжей, сбраживающих лактозу. Сквашивание молока проводят при температуре 45—50°С. Кислотность продукта повышается до 130—140 Т, после чего простоквашу охлаждают до 8-10°С.

Ряженка.Для ее приготовления используют молоко, содержащее до 6 % жира (смесь молока и сливок). Стерилизацию проводят при 95°С в течение 2—3 ч. В результате продукт приобретает специфический цвет, запах и вкус. Молоко сквашивают термофильными расами молочнокислого стрептококка. Образуемый сгусток имеет кремовый цвет, плотную консистенцию и привкус пастеризованного молока.

Варенец. Молоко для варенца стерилизуют в паровом стерилизаторе при 120 °С в течение 15 мин или кипятят, охлаждают до 40°С и заквашивают молочнокислым стрептококком и болгарской палочкой. Готовый продукт имеет кремовый цвет, вкус топленого молока. Его кислотность достигает 80—110 Т.

Кисломолочный напиток «Снежок».Его готовят из пастеризо­ванного молока с содержанием 7 % сахара. В состав закваски входят 4 % термофильного стрептококка и 1% болгарской палочки. Сквашивание проводят при температуре 42—50°С. Через 3 ч молоко свертывается, кислотность достигает 80°Т. После охлаждения сгустка до 8—10 °С к нему добавляют фруктовый сироп. Размешивают и разливают в бутылки.

Ацидофильная простокваша.Ее готовят так же, как и Мечниковскую, но в состав закваски вместо болгарской вводят ацидофильную палочку (Lactobact . acidophilum). Ацидофильная палочка в отличие от болгарской приживается в желудочно-кишечном тракте, т. е. в той среде, из которой ее выделяют, а поэтому эффективность такого кисломолочного продукта выше и действие его более продолжительное. Ацидофильную простоквашу применяют при расстройствах желудочно-кишечного тракта.

Продукты смешанного брожения. Кефир. Это кисломолочный продукт, для приготовления которого используют грибки, в состав которых входят мезофильные молочнокислые микроорганизмы и дрожжи. Такой симбиоз — результат длительного культивирования микроорганизмов в одной среде. Внешне кефирные грибки представляют собой светло-желтые белковые образования неправильной формы. Они могут быть сухими и влажными. В первом случае у них плотная консистенция, во втором — рыхлая. Сухие грибки неактивны. Поэтому перед применением их помещают на 12—24 ч в кипяченую и охлажденную до 30 °С воду, а затем в теплое пастеризованное молоко. За это время грибки набухают и после промывания могут быть использованы в качестве закваски для приготовления кефира.

Пастеризованное молоко сквашивают кефирными грибками при температуре 20°С, а затем при 10°С. Поскольку в состав закваски входят микроорганизмы с разной оптимальной температурой роста, то, регулируя ее, можно изменить течение вызываемых ими процессов. Культивирование кефира при температуре ниже 15°С способствует развитию дрожжей и увеличению продукта брожения — этилового спирта; при более высокой температуре интенсивнее развиваются молочнокислые микроорганизмы, что повышает содержание в продукте молочной кислоты.

В зависимости от времени созревания продукта различают слабый кефир (односуточный), средний (двухсуточный) и крепкий (трехсуточный). С увеличением экспозиции соответственно возрастают количество этилового спирта (0,2; 0,4; 0,6 %) и кислотность (90; 105; 120°Т). Кефир может быть жирным, если используется цельное молоко, и обезжиренным, в котором содержится много белков и почти отсутствует жир.

Кавказский кефир (айран). Его готовят из молока, в которое вносят сахар и закваску, состоящую из молочнокислых бактерий и дрожжей. В таком продукте образуется большое количество этилового спирта и диоксида углерода, что придает ему специфический острый вкус.

Кумыс. Это диетический легкоусвояемый кисломолочный напиток. Готовят его из молока кобылиц или коров. Кумыс, как и кефир, — продукт смешанного брожения — молочнокислого и спиртового, причем главную роль в таком продукте играет спир­товое брожение. Закваской для кумыса часто служит местная простокваша — катык, в состав которой входят дрожжи, болгарская палочка и термофильный стрептококк. В готовом продукте содержатся только дрожжи и молочнокислые палочки. Стрептококки отсутствуют. Это объясняется тем, что после добавления закваски происходит быстрое снижение рН (до 4,0—4,2). В такой среде рост и развитие стрептококков прекращаются.

Молоко кобылиц по сравнению с коровьим имеет более низкую буферность. Так, при кислотности кобыльего молока 110°Т величина рН составляет 3,47, при кислотности коровьего молока 240°Т — 3,52. Вот почему в готовом кумысе обнаруживают мо­лочнокислые палочки и дрожжи. Палочки — факультативные анаэробы, дрожжи — аэробы. Поэтому более интенсивному развитию дрожжей способствует частое перемешивание, поступление в среду кислорода воздуха. Дрожжи, сбраживающие молочный сахар, образуют вещества, задерживающие рост туберкулезных палочек. Это послужило поводом для использования кумыса при лечении людей, больных туберкулезом.

Кумыс в большинстве случаев готовят кустарным способом — в липовых или дубовых бочках. В парное кобылье молоко при температуре 25°С вносят 20—25% закваски и перемешивают мутовкой, в результате чего кислотность продукта повышается, достигает 60—70°Т. Кумыс разливают в бутылки или другую посуду, закрывают и после выдержки (1—2 ч) оставляют на холоде. По количеству спирта и кислотности различают три вида кумыса (табл. 15).

Таблица 15

Характеристика кумыса по содержанию спирта и кислотности

Кумыс из коровьего молока готовят после его обезжиривания и добавления сахара.

Сквашивание такого молока проводят чистыми культурами болгарской и ацидофильной палочек, а также дрожжей, сбраживающих лактозу.

Чал (шубат).Это кисломолочный напиток, получаемый из верблюжьего молока. Для приготовления чала используют непастеризованное молоко, добавляют 10—40 % готового продукта, который служит закваской. В закваске содержатся молочнокислые палочки (стрептобактерии), молочнокислые стрептококки и дрожжи, сбраживающие лактозу. Заквашивание молока проводят при температуре 25—30°С в течение 3—4 ч, а через 8 ч продукт готов к употреблению. Чал — диетический продукт, используемый с лечебной целью. Его применяют при желудочно-кишечных болезнях, туберкулезе, цинге.

Чал можно готовить и из пастеризованного молока с использованием чистых культур, входящих в состав закваски.

Кисломолочные напитки с бифидобактериями (бифидумбактерин, бифидокефир, бифилин и др.).Бифидобактерии входят в со­став нормальной микрофлоры кишечника детей и молодняка животных. Они обладают антибиотической активностью, подавляют рост некоторых патогенных микробов (эшерихий), нормализуют микрофлору кишечника, в связи с чем эффективны в борьбе с дисбактериозами. Из активных штаммов бифидобактерий вначале готовят закваски, которые используют затем для приготовления лечебных кисломолочных продуктов. Наибольшей" эффективностью обладают препараты, в состав которых входят наряду с бифидобактериями болгарская палочка и кефирные грибки.

Микробиология масла. В масле содержатся ценные и легкоусвояемые вещества, поэтому оно может служить хорошей средой для развития микроорганизмов. В масло микробы попадают из сырья, аппаратуры, окружающей среды. Сырьем для получения масла являются сливки, которые должны быть свежими, чистыми, без посторонних запахов и привкусов. Сливки подвергаются пастеризации, в результате чего разрушаются некоторые ферменты (липаза, пероксидаза, протеаза) и погибает до 99,9 % микроорганизмов. Пастеризация может быть длительной и кратковременной. Длительную пастеризацию проводят в больших емкостях при перемешивании продукта в течение 30 мин и нагревании его до 70 °С. Кратковременная пастеризация проходит при непрерывном движении сливок и нагревании их до 85-87 "С.

Пастеризованные сливки охлаждают. При температуре 1—8 "С развитие микроорганизмов приостанавливается и происходит физическое созревание сливок: уплотнение жира, повышение вязкости, образование комочков масла. Чем ниже температура (плюсовая), тем хуже условия для развития микробов и лучше для созревания сливок.

Микробы в масло могут попадать из аппаратуры. Ее чистота зависит от качества мойки, дезинфекции и промывной воды. На стенках аппаратуры обнаруживаются молочнокислые, споровые и другие микробы. Их больше в деревянных маслоизготовителях и меньше в металлических, поскольку последние можно более эффективно подвергнуть стерилизации. Вода и ее состав оказывают большое влияние на качество масла. Она может быть причиной многих пороков и источником микробов. Микробы в масло попадают также из соли, поэтому перед употреблением ее необходимо обрабатывать жаром при температуре 150—180°С.

В кислосливочном масле содержатся десятки и сотни миллионов микробов, их увеличение происходит за счет молочнокислых, которые вносят для сквашивания сливок. Обычно микробов больше при длительном (12—16 ч) сквашивании сливок и меньше при кратковременном (20—30 мин).

Через 4—6 нед количество микробов уменьшается, к этому времени в 1 г масла насчитывается несколько десятков тысяч микробных клеток. В сладкосливочном масле содержатся микробы, которые остаются после стерилизации сливок, а также попадают во время их созревания и сбивания. На численность микробов в продукте влияет температура: чем она выше, тем больше микробов. Так, если в 1 г свежего сладкосливочного масла содержатся сотни и тысячи микробных клеток, то через 1 нед при температуре 14—15 °С их количество достигает сотен миллионов. При такой температуре развиваются главным образом молочнокислые стрептококки. В сладкосливочном масле нежелательных микробов больше, чем в кислосливочном.

Микробиологические процессы при хранении масла и его пороки. При хранении масла в нем наряду с химическими протекают и микробиологические процессы. Микробы чаще всего находятся на поверхности масла; среди них могут быть гнилостные аэробы и плесневые грибы. Такие микроорганизмы разлагают белки и жиры. Образуемые продукты придают маслу неприятный запах и вкус. Микробы вызывают следующие пороки масла.

Горький вкус появляется в результате разложения белков протеолитическими бациллами и некоторыми флуоресцирующими бактериями. Такой порок при низкой положительной температуре наблюдается в сладкосливочном масле.

Прогорклый вкус вызывается плесневыми грибами, некоторыми видами дрожжей, флуоресцирующими, маслянокислыми и другими микробами. Они разлагают жиры на глицерин и жирные кислоты, а маслянокислые к тому же образуют масляную кислоту.

Спорообразующие микробы могут попадать в сладкосливочное и кислосливочное масло и вызывать в них разложение жира. Поэтому необходимо соблюдать режим пастеризации и предохра­нять продукты от попадания в них посторонней микрофлоры.

Кислый вкус наблюдается в сладкосливочном масле при температуре выше 10°С. Его придает маслу молочная кислота, которая образуется в результате сбраживания лактозы молочнокислы­ми бактериями. В кислосливочном масле повышенная кислотность обусловливается несоблюдением технологии сквашивания сливок.

Плесневение — результат неправильного хранения масла (повышенная влажность, высокая температура, аэрация поверхности масла). Плесневые грибы — аэробы, они чаще встречаются на влажной, плохо защищенной поверхности масла. Среди них можно обнаружить Endomyces lactis , Penicillium glaucum , Aspergil lus , Mucor и другие грибы. Плесневение внутри масла наблюдается редко и бывает в том случае, если в нем имеются пустоты, содержащие воздух. Чем плотнее масло, тем хуже условия для развития грибов. Соблюдая технологию производства масла, можно получить высококачественный продукт без пороков.

Микробиология сыров. Для правильного течения микробиологических процессов, от которых зависит качество сыра, необходимы определенные условия и состав сырья. Не всякое молоко можно использовать в сыроделии. Если оно медленно свертывается или совсем не свертывается, то его называют сыронепригодным. Причин сыронепригодности молока много, однако этот вопрос еще до конца не изучен.

Микробиологическая сущность сыроделия. Процесс сыропроизводства включает в себя следующие операции: образование казеинового сгустка и его обработку, прессование и придание сырной массе определенной формы, поселку и созревание продукта. Для производства сыров используют пастеризованное и сырое молоко. Парное молоко непригодно. Во время пастеризации уничтожаются микроорганизмы, которые могут быть причиной вспучивания сыров и других пороков, однако нагревание молока замедляет процесс свертывания, так как при этом происходит свертывание солей кальция.

Свертывание молока — метод получения белка в сыроделии — осуществляют с помощью молочнокислых микробов (при выработке кисломолочных сыров) и микробов в сочетании с сычужным ферментом (при выработке других видов сыров). Под действием микробов в сырной массе происходят сложные биохимические процессы: созревание, формирование органолептических и других свойств, характерных определенному виду сыра. Из пастеризованного молока сыр можно приготовить путем внесения чистых культур молочнокислых бактерий (закваски). При этом учитывают их способность образовывать молочную кислоту, ароматические вещества, а также разрушать белки. Штамм микроорганизма придает продукту определенные свойства, поэтому для каждого вида сыра должна быть своя закваска. Многоштаммовые закваски одного и того же вида бактерий лучше приспосабливаются к непостоянным условиям молочной среды. При выработке твердых сычужных сыров бактериальную закваску вносят в количестве 0,2—0,5 %, при изготовлении мягких сыров — 3—5 %. В состав бактериальных заквасок входят кислотообразователи (Str . lactis и Str . cremoris), а также микробы, образующие кислоту и ароматические вещества (Str . diacetilactis , Str . paracitrovorum). В зависимости от режима технологии применяют также Lactobact . helviticum , Str . thermophilus и др., из антагонистов маслянокислых бацилл — Lactobact . plantarum и т. д.

Сычужный фермент получают из сычугов 2—3-недельных телят. Он представляет собой порошок, который вносят в молоко для получения сгустка (геля). Активность сычужного фермента должна быть 1:100 000, т. е. при температуре 35°С в течение 40 мин 1 г фермента должен свернуть 100 000 г (100 кг) молока. В промышленности применяют более высокую концентрацию фермента — 2,5:100 000, т.е. 2,5 г на 100 кг молока. Оптимальная температура действия фермента 40—41°С, рН 6,2. Ускорение действия фермента происходит при добавлении на 100 кг молока 15—20 г хлорида кальция. Состав заквасок в зависимости от вида сыров неодинаков.

Сычужный фермент и молочнокислые микробы вызывают разложение белков, причем при совместном действии они обладают большей протеолитической активностью, чем при раздельном действии. По данным В. М. Богданова, при действии сычужного фермента на белки молока содержание растворимого азота от общего составило 11,8 %, при действии Str. lactis— 2,5 %. При одновременном использовании фермента и молочнокислого стрептококка количество растворимого азота в молоке достигало 60,5 %. Сычужный фермент разлагает белки до пептонов, ферменты молочнокислых микробов — до аминокислот и аммиака. Более глубокий распад белков происходит в твердых сырах. Процесс созревания твердых и полутвердых сыров идет из глубины к поверхности, мягких — наоборот. Молочный сахар при созревании сыров сбраживается полностью.

Микробиологические процессы при выработке сыров. В сырной ванне сгусток разрезают, в результате чего он обезвоживается, выделяя 90 % сыворотки, что создает условия для развития молочнокислых бактерий. Выделению сыворотки из сгустка способствуют увеличение свободной поверхности, продуктов жизнедеятельности молочнокислых бактерий, температура и другие факторы. Основная масса микробов (до 75 %) остается в сгустке, остальное количество находится в сыворотке. В процессе обработки сгустка в среде накапливаются белки, которые связывают молочную кислоту и тем самым создают наиболее благоприятные условия для развития микроорганизмов. Микроорганизмы же, в свою очередь, способствуют формированию зерна.

Твердые сыры должны содержать небольшое количество влаги. Это достигается обработкой сыра — дроблением сгустка и его вторым нагреванием, при этом происходит большее обезво­живание зерна и его уплотнение. Перемешивание сырной массы предотвращает образование комков и создает наиболее благоприятные условия для развития микроорганизмов.

Второе нагревание, проводимое при температуре 40°С, создат оптимальные условия для развития большинства молочнокислых бактерий. Более высокая температура (55—59 °С) угнетает микробиологические процессы. Происходит не только задержка роста, но и гибель мезофильных молочнокислых стрептококков и частично палочек. Изменяется соотношение между молочнокислыми стрептококками и палочками. Сохраняются лишь термофильные микробы, в основном палочки, и то в небольшом количестве. Общее содержание микробов к концу второго нагревания достигает сотен миллионов в 1 г зерна.

Прессование сыров проводят после нагревания, при этом происходят выделение сыворотки и дальнейшее уплотнение сырной массы, в которой еще сохраняется тепло. Чем толще сырная масса, крупнее сыр, тем более продолжительное время удерживается в нем повышенная температура. Прессовать сыр рекомендуется при 18—22 °С. Такая температура способствует развитию микроорганизмов, в результате чего их количество достигает нескольких миллиардов в 1 г сырной массы.

Количество микроорганизмов в голландском и костромском сырах достигает максимума на 5-е сутки. В последующем оно постепенно уменьшается. В швейцарском и советском сырах в первые 10 дней в 1 г массы содержится соответственно 476 и 570 млн. бактерий, что значительно меньше, чем в других сырах.

Посол сыров преследует цель придать продукту определенный вкус, аромат и частично консистенцию. Соль регулирует микробиологические, ферментативные и другие процессы. Казеин после набухания делается эластичным. Сыр солят в концентрированном растворе натрия хлорида (22—24%) при температуре 8—10°С и выдерживают в течение 6—8 сут. Соль способствует образованию корки, которая препятствует проникновению посторонней микрофлоры и тем самым предохраняет продукт от порчи. Низкая температура (8—10°С) и хлорид натрия замедляют жизнедеятельность также и молочнокислых бактерий.

Созревание сыров.Сыры после посола непригодны к употреблению. Приобретение специфических свойств происходит в сравнительно теплых помещениях (подвалах), где сыры выдерживают (созревают) от 10 дней (закусочный) до 8—10 мес. (швейцарский). Вкус и запах сыра обусловливаются продуктами распада белков, молочного сахара и жира, которые образуются под воздействием ферментов молочнокислых бактерий и сычужного фермента. С повышением температуры жизнедеятельность молочнокислых бактерий продолжается. Они используют остатки молочного саха­ра и пептоны — продукты расщепления белков сычужным ферментом. По мере созревания сыров наступает гибель молочнокислых бактерий, вначале стрептококков, а затем и палочек. По истечении нескольких месяцев в процесс формирования сыров (швейцарского, советского) включаются пропионовокислые бактерии, которые сбраживают молочную кислоту в пропионовую и уксусную с выделением диоксида углерода. Газ раство­ряется в сырной массе и после ее насыщения образует глазки, причем чем больше газа, тем больше их размеры. В эластичной массе сыра глазки принимают округлую форму и придают определенный рисунок продукту. В хрупкой массе сыра глазки имеют неправильную форму, а иногда появляются даже трещины. При попадании в сыр бактерий из группы кишечной палочки (эшерихии) и маслянокислых образуется водород, который не растворяется в воде. Накопление такого газа ведет к появлению трещин. По рисунку на разрезе сыра в какой-то степени можно судить о течении микробиологических процессов.

Пороки сыров микробного происхождения. Сыр без глазков («слепой сыр») — отсутствие или недостаточное количество пропионовокислых бактерий. Этот порок возникает в результате гибели пропионовокислых бактерий во время нагревания. Отсутствие глазков у таких сыров, как чеддер, горноалтайский, не считается пороком.

Сыр с большим количеством глубоких глазков.Недостаточное количество молочнокислых бактерий приводит к тому, что сырная масса уплотняется. В такой массе плохо растворяются газы и образуются глубокие глазки. Большое количество глазков появляется при преждевременном развитии газообразующих бактерий. Способствующим фактором является неправильный тепловой режим.

Вспучивание.Его в начале процесса созревания сыров могут вызывать бактерии из группы кишечной палочки, если в среде содержится молочный сахар. Рисунок сыра на разрезе становится неправильным, рваным. В конце процесса созревания, когда уменьшается количество молочнокислых бактерий и образуемых ими продуктов, происходит повышение рН среды. В такой среде могут проявлять свое действие маслянокислые бациллы, которые в форме спор длительное время сохраняются в сырной массе. Образуемый бациллами водород и другие газы вызывают вспучи­вание сыра. Для предупреждения вспучивания сыр необходимо вырабатывать из бактериально чистого молока.

Антагонисты маслянокислых микробов — продукты молочнокислых стрептококков (низины), молочнокислой палочки Lacto bact . plantarum и др. Применение их в сыроделии дает хорошие результаты. Из силоса и навоза в молоко иногда попадает Вас. palymyxa — аэробная бацилла, которая развивается при пониженной кислотности среды. Она часто является причиной раннего вспучивания швейцарского сыра.

Горький вкус.Некоторые молочнокислые стрептококки (мам-мококки), содержащиеся в небольших количествах в молоке и сырах, разлагают белки и при высокой протеолитической актив­ности придают сыру горький вкус. Сырная масса приобретает также горький вкус при сильном развитии маслянокислых бацилл. Они кроме газа образуют еще и масляную кислоту.

Изъязвление корки. Оно вызывается осповидной плесенью (Oospora). На поверхности сыра появляются изъязвления, которые иногда поражают и подкорковый слой. В образованные пус­тоты могут попадать микробы. При проникновении гнилостных микробов происходит разрушение сырной массы, она приобретает мажущуюся консистенцию и гнилостный запах. В пустотах сыра часто развивается зеленая плесень — пенициллиум (кистевик). Она разлагает жиры, продукт приобретает горький вкус.

Соблюдение технологии, санитарно-гигиенических условий производства, проведение тщательного контроля за сырьем предупреждают пороки сыров и дают возможность получить продукт хорошего качества.

Лекция 6