Изменения, происходящие с белком, лактозою и жиром сыра при технологической обработке

 

В данной работе хотелось бы более детально рассмотреть, что же происходит с различными составляющими при производстве твердого сыра.

На стадии резервации, которая служит для непрерывности производства необходимо создать условия при которых молоко можно было хранить, для этого молоко подвергают очистке на центробежных молокоочистителях, чтобы удалить механические загрязнения, которые оказывают защитное действие на микроорганизмы. После очистки молоко охлаждают до температуры от 2 до 8 °С и хранят при этой температуре. Хранение молока при низких температурах сопровождается некоторым ухудшением физико-химических свойств молока из мицелл казеина выходит часть коллоидного фосфата кальция и цитратов, что ослабляет межмицеллярные связи. Это приводит к повышению устойчивости мицеллы к сычужному свертыванию, что выражается в его замедлении и получении дряблого сгустка, низкому синерезису, увеличению потерь жира и белка [5].

В самом начале технологического процесса проводят нормализацию молока это доведение жирности молока до стандартной смешиванием его с молоком иной жирности, обезжиренным молоком, сливками или сепарированием молока.

Пастеризацию проводят в целях уничтожения болезнетворных микроорганизмов и снижения общего количества микроорганизмов. Бактерицидное действие пастеризации определяется эффективностью подавления возбудителей туберкулеза, бруцеллеза, ящура, обладающих высокой тепловой устойчивостью, а также не менее термоустойчивой кишечной палочки.

Пастеризация влияет не только на микроорганизмы, содержащиеся в молоке, но и на его свойства и состав. Так, при повышении температуры молока уменьшается его вязкость, происходит денатурация альбумина и глобулина, а в молоке с повышенной кислотностью выпадает в осадок казеин.

Денатурация белка - это разрушение третичной и вторичной структуры белка. Денатурацию можно вызвать нагреванием до 60-800С (в нашем случае 71 - 720С), этот процесс происходит на поверхности раздела фаз, в кислых либо щелочных средах.

При пастеризации дисперсность жира повышается, изменяется состав оболочек - нарушенные нативные оболочки шариков жира быстро восстанавливаются за счет адсорбции сывороточных белков и казеина молочной плазмы. Поэтому степень дестабилизации жира при пастеризации незначительна. Однако, в результате денатурации белковых компонентов оболочек шарики жира теряют способность склеиваться и отстой сливок замедляется [2].

Стадия свертывания молока, которая считается одной из основных, по сколку в зависимости от сгустка который хотят выделить, будет зависеть и качество конечно продукта, проходит по двум стадиям. На первой стадии - ферментативной - казеин превращается в параказеин; на второй коагуляционной из параказеина образуется сгусток.

Параказеин вследствие увеличения количества свободных гидроксильных групп фосфорной кислоты проявляет повышенную чувствительность к ионам кальция. Кальций как двухвалентный элемент соединяется одновременно с двумя группами -ОН, образуя кальциевые мостики между молекулами параказеина. Так на коагуляционной стадии под влиянием кальция происходит агрегирование частиц параказеина с образованием структурной сетки параказеина сычужного сгустка. Параказеин по сравнению с казеином обладает пониженной гидрофильностью и малой растворимостью в присутствии кальциевых солей. Образование сгустка в молоке происходит через 20 мин после внесения раствора сычужного фермента. Затем приступают к обработке сгустка [2].

После стадии свертывания, наступает стадия обработки сгустка, которая служит для создания условий для микробиологических и ферментативных процессов это достигается выделением твердой (коагулированной) фазы, путем удаление сыворотки. Но в полученной сырной массе должно оставаться определенное количество сыворотки с растворенными в ней молочным сахаром и солями [5].

В готовом сгустке продолжается молочнокислое брожение и размножение внесенных в молоко молочнокислых бактерий. По мере уплотнения структурные элементы сгустка сближаются, вследствие чего уменьшаются капиллярные пространства и освобождается находящаяся в них сыворотка.

Изменение кислотности молока, а в дальнейшем сырной массы является основным фактором, влияющим на выделение сыворотки из сырной массы в процессе ее обработки. Как известно, белки в молоке находятся в набухшем состоянии и способны удерживать воду благодаря своей электрозаряженности. При увеличении кислотности молока или добавлении кислоты электрозаряженность белков снижается и они теряют способность удерживать влагу, т. е. наступает дегидратация белков. Поэтому при прочих равных условиях чем выше кислотность сырной массы, тем она обезвоживается интенсивнее. Этим объясняется то, что сгусток из зрелого молока легче отдает сыворотку, чем сгусток из незрелого (свежего). Молочнокислое. брожение, начавшееся в молоке до заквашивания, продолжается довольно интенсивно в течение свертывания, а также во время обработки сырной массы. Объясняется это тем, что как свертывание, так и обработка сырной массы протекают при температурах, благоприятных для развития молочнокислых бактерий [8].

На следующей стадии происходит формование и прессование сырной массы, этот технологический процесс направлен на окончательное отделение сырной массы от сыворотки, и образование одной сплошной структуры. Во время формования и прессования сырной массы микробиологические процессы продолжаются, объем микрофлоры увеличивается, следовательно, повышается активная кислотность сырной массы и происходит ее дальнейшее обезвоживание. На данной стадии более не происходит никаких превращений с веществом.

По окончание предыдущих технологических операций, наступает стадия созревания сыра, поскольку сыр еще не имеет ни вкуса, ни запаха, а так же имеет резинистую массу. Созревание сыра происходит при совместном действии сычужного фермента и ферментов молочнокислых бактерий, которые не только сбраживают молочный сахар, но и участвуют в глубоком преобразовании белков молока за счет своих ферментных систем.

Биохимические превращения веществ сырной массы происходят под воздействием экзо- и эндоферментов различных групп микроорганизмов и в меньшей мере - ферментов сычужного порошка и перерабатываемого молока. В процессе созревания наиболее глубоким изменениям подвергаются молочный сахар, белки и жиры, менее значительным- минеральные вещества и витамины.

Изменение молочного сахара. Во всех группах сыров молочный сахар полностью сбраживается в течение первых двух недель. Лактоза подвергается брожению под действием ферментов молочнокислых бактерий, в результате которого образуется молочная кислота. Последняя поддерживает реакцию среды на определенном уровне, что препятствует развитию гнилостных и других нежелательных микроорганизмов.

При брожении лактозы ароматобразующими молочнокислыми стрептококками продуцируются уксусная кислота, этиловый спирт, диацетил, которые обогащают вкус сыра, и углекислый газ, обусловливающий образование рисунка мелких твердых сыров.

Скорость образования и количество молочной кислоты зависят в основном от дозы, состава и активности бактериальной закваски, температуры второго нагревания, содержания влаги и соли. Выход молочной кислоты при производстве твердых сыров составляет около 65-70 % общего количества сброженного молочного сахара.

Такое уменьшение свидетельствует о том, что молочная кислота в процессе созревания сыра подвергается дальнейшим химическим превращениям, в результате которых образуются лактаты и другие вещества.

В крупных твердых сырах некоторое количество лактатов сбраживается пропионовокислыми бактериями с образованием пропионовой и уксусной кислот, а также углекислого газа.

Интенсивность накопления молочной кислоты влияет на рН сыра, от которого, в свою очередь, зависят скорость созревания, вкус, структура, консистенция, т.е. качество готового сыра. Помимо молочной кислоты в сыре изменяется и лимонная кислота, которая переходит из молока. При сбраживании лимонной кислоты образуются, главным образом, ароматические вещества - диацетил, ацетоин и др.

Изменение белков. В созревании сыров самая большая роль принадлежит белкам, главным образом казеину. Изменение казеина начинается с момента действия на него сычужного фермента, который переводит казеин в параказеин. В дальнейшем параказеин изменяется уже в формованном сыре под влиянием молочной кислоты, сычужного фермента, поваренной соли и в самой большой степени - под влиянием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами. Молочнокислые бактерии выделяют протеолитические ферменты двух типов: экзо- и эндопротеазы. Большей протеолитической активностью обладают экзоферменты, которые бактерии выделяют в прижизненный период. Эндоферменты содержатся в клетках молочнокислых бактерий и освобождаются после их отмирания и автолиза.

Параказеин при созревании сыра начинает распадаться на более простые соединения, содержащие азот. Вначале появляются альбумозы и пептоны, которые распадаются затем до более простых соединений - пептидов, аминокислот и вплоть до аммиака.

Под действием сычужного фермента распад белков идет до пептонов, причем с образованием молочной кислоты и понижением рН до 4,9 усиливается пептонизирующее действие этого фермента.

Эффективность совместного действия сычужного и бактериальных ферментов значительно превышает эффективность действия каждого фермента в отдельности.

В начальный период созревания в сырах в результате образования пептонов появляется горечь, которая к концу созревания исчезает, поскольку пептоны превращаются в пептиды и аминокислоты. Если горечь не исчезает до конца созревания сыра, это служит показателем того, что процесс распада белков задерживается на стадии пептонов (при низкой температуре созревания).

В крупных твердых сырах сычужный фермент инактивируется при температуре второго нагревания, поэтому протеолиз во время созревания обусловлен ферментами молочнокислых бактерий.

Активность протеолитических ферментов у молочнокислых палочек выше, чем у стрептококков. Этим объясняется тот факт, что в твердых сырах с высокой температурой второго нагревания, созревающих при участии термофильных молочнокислых палочек (Lbm. helveticum, Lbm. casei), происходит более глубокий распад белков с образованием свободных аминокислот. Их количество в 2-3 раза больше, чем пептидов.

В связи с тем, что общее количество микрофлоры в этих сырах незначительно, ферментативные процессы протекают медленнее, сыры созревают дольше (4-6 месяцев).

В твердых сырах с низкой температурой второго нагревания распад белков под действием малоактивных протеолитических ферментов мезофильных молочнокислых стрептококков происходит неглубоко. Количество пептидов почти соответствует количеству свободных аминокислот, а содержание последних у них ниже по сравнению с твердыми сырами с высокой температурой второго нагревания.

В мелких твердых сырах сычужный фермент не разрушен и также влияет на созревание, процессы распада белка протекают быстрее, сыры становятся зрелыми уже в двухмесячном возрасте.

Из группы мягких сыров надо выделить в особую подгруппу сыры типа латвийского, созревающие при участии микрофлоры сырной слизи.

Температура второго нагревания при выработке сыров этой подгруппы ниже (36-38 °С), содержание влаги, молочного сахара и молочной кислоты больше, чем в голландском сыре. Кроме того, сыры этой подгруппы обсеменяются с поверхности слизеобразующими бактериями.

В этих сырах наблюдается более активный распад белков. Содержание растворимых азотистых веществ в них больше, чем в твердых сырах с низкой и высокой температурами второго нагревания, хотя белки распадаются в основном до пептидов. Этот факт объясняется тем, что основную роль в созревании латвийского сыра играют молочнокислые бактерии. Поверхностная микрофлора (слизеобразующие бактерии) играет второстепенную роль, влияя в основном на наружные слои сыра. Однако она все же придает своеобразные специфические вкус и запах сыру. Характерной особенностью мягких сыров является малое накопление свободных аминокислот в зрелом сыре.

Несмотря на то, что в производстве этой группы сыров принимают участие плесени и образующие слизь бактерии, значительная роль в созревании сыров принадлежит молочнокислым стрептококкам и палочкам. Таким образом, в мягких сырах глубокий протеолиз обеспечивают сычужный фермент, протеазы молочнокислых стрептококков, плесеней и микрофлора сырной слизи. В результате их совместного действия белки сырной массы расщепляются с образованием особенно большого количества растворимых азотистых веществ при малом накоплении аминокислот.

В группе рассольных сыров второе нагревание в большинстве случаев не применяют. В сырах содержится большое количество влаги - 49-52 %, поэтому в свежем сыре условия для развития микробиологических процессов очень благоприятны. Однако эти процессы вскоре замедляются из-за консервирующего действия соли; в результате в зрелом сыре накапливается меньше продуктов гидролиза белков -пептонов и свободных аминокислот. Помимо этого, при длительном хранении сыров в рассоле часть растворимых продуктов распада белков переходит из сыра в рассол, тем самым ухудшается их качество. Рассольные сыры созревают примерно за 2-3 месяца. Таким образом, при распаде белков во всех группах созревающих сыров накапливаются пептиды и аминокислоты, оказывающие значительное влияние на вкус готового продукта. Накопление отдельных аминокислот различно: по мере созревания сыра концентрация одних аминокислот возрастает, а других уменьшается. Поэтому каждый вид сыра имеет свой характер накопления и присущий ему набор свободных аминокислот.

Освободившиеся в процессе созревания аминокислоты под действием ферментов микрофлоры подвергаются различным изменениям. Они могут дезаминироваться, декарбоксилироваться, вступать в реакции с кетокислотами, переходить в другие аминокислоты и т.д. При этом образуются различные соединения: кето- и оксикислоты, амины, альдегиды, кетоны и др. Многие из них играют существенную роль при формировании вкуса и запаха сыров.

Изменение молочного жира. Жир в процессе созревания почти всех сыров подвергается гидролизу под действием липолитических ферментов (липаз). Они поступают в сыр с перерабатываемым молоком, сычужным порошком и продуцируются молочнокислыми, пропионовокислыми бактериями, бактериями сырной слизи и особенно плесенями. В результате гидролиза жира высвобождаются жирные кислоты, в том числе летучие (уксусная, масляная, пропионовая и др.), которые участвуют в образовании характерного вкуса и запаха.

Интенсивность распада жира и накопления летучих жирных кислот в сырах различна: в твердых она ниже, чем в мягких. В мелких твердых сырах жир расщепляется незначительно. В крупных твердых сырах (швейцарском и советском) гидролиз жира осуществляется активнее под действием липолитических ферментов, выделяемых молочнокислыми палочками и пропионовокислыми бактериями. На вкус и запах этих сыров особенно сильно влияет пропионовокислое брожение, в результате которого образуются пропионовая и уксусная кислоты. Последние вместе с другими жирными кислотами, выделяющимися при частичном разложении жира и сбраживании молочного сахара, придают сырам специфический, немного пряный, ореховый привкус.

Гидролиз жира в мягких сырах (преимущественно в корке) проходит под действием активных липаз поверхностной микрофлоры сырной слизи. В сыре рокфор, созревающем при участии плесени, развивающейся внутри сыра, гидролиз жира происходит с одинаковой интенсивностью как на поверхности, так и внутри головки.

Мягкие сыры содержат продукты дальнейшего окисления жирных кислот метилкетоны, которые обладают острым вкусом и могут влиять на органолептические показатели сыров.

Наряду с жирными кислотами в сырах образуется глицерин, однако он не обнаруживается, так как потребляется микроорганизмами.

Изменение минеральных веществ и витаминов. Молочная кислота, взаимодействуя с минеральными солями и параказеинатом кальция, образует лактат кальция и монокальциевую соль параказеина, которая легко набухает, что способствует формированию эластичной консистенции сыра. Молочная кислота переводит в водорастворимое состояние минеральные соли сыра и фосфор неорганических солей. Так, если в сыре образуется не менее 1 % молочной кислоты, то она, вступая в соединение с параказеином, образует растворимый лактат параказеина.

В процессе созревания сыров накапливаются другие растворимые продукты, которые связывают значительное количество влаги, вследствие чего в оставшейся свободной воде повышается концентрация соли. В результате увеличения концентрации растворимых веществ в сыре повышается осмотическое давление и создаются неблагоприятные условия для развития микроорганизмов, что влечет за собой отмирание бактерий всех групп (кроме галофилов и осмотолерантных) и повышает стойкость сыра при хранении. Вследствие развития микрофлоры сыра изменяется содержание некоторых водорастворимых витаминов. Так, в крупных сырах пропионовокислые бактерии синтезируют витамин В12 [8].

сыр производство технологический

Вывод

Сыр является высокоценным пищевым продуктом, содержащим большое количество легкоусвояемых полноценных белков, молочного жира, различных солей и витаминов.

Для каждого вида сыра свойственны свои технологические особенности, которые в конечном итоге и определяют специфику готового продукта.

Проведя анализ всего технологического процесса была рассмотрена не только сама технология производства, но и что же происходит с различными составляющими, такими как лактоза, белок и жир. На фоне этих изменений можно прийти к выводу, что все происходящие с составляющими приводит к легко усвояемости такого продукта как сыр, а так же его невероятной полезности для организма человека.

 

Список использованной литературы

 

1. Барабанщиков Н.В. Молочное дело. - 2-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1990. - 351 с., ил. (Учебники и учеб.пособия для студентов высш. учеб. заведений).

. Бредихин С.А. Технология и техника переработки молока / С.А. Бредихин, Ю.В. Космодемьянский, В.Н. Юрин. - М.: Колос, 2003. - 400с.

3. Галат Б.Ф. Молоко: производство и переработка /Б.Ф. Галат , В.И. Гриненко, В.В. Змеев: Под ред. Б.Ф. Галат.- Харьков, 2005. - 352с.

.   Кузнецов В.В. Справочник технолога молочного производства. Технологии и рецептуры Т.3. Сыры / В.В. Кузнецов, Г.Г. Шилер; Под общ.ред. Г.Г. Шилера. - СПб.: ГИОРД , 2003. - 512 с.

5. Технологические основы производства и переработки продукции животноводства: Учебное пособие / Составители: проф. Н.Г. Макарцев, проф. Л.В. Топорова, проф. А.В. Архипов; Под ред. В.И. Фисинина, Н.Г. Макарцева. - М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2003. - 808 с.

6. Технологическая линия производства сыра [Электронный ресурс]: http://www.znaytovar.ru/s/Texnologicheskaya_liniya_proizvod3.html.

7. История производства сыра [Электронный ресурс]: http://www.landwirt.ru/2009-12-12-16-06-01/440-2009-03-13-13-56-24.

.   Созревание сыров [Электронный ресурс]: http://xn--d1acalopnh4g.xn--p1ai/?p=370.

9.  Сырная история [Электронный ресурс]: http://xn----7sblrfpifyj6exb.xn--p1ai/o-syre/1.html.