Биохимические процессы при производстве сливочного масла
При выработке масла методами сбивания сливок и преобразования высокожирных сливок наряду с агрегатным изменением молочного жира протекают биохимические процессы, вызываемые полезной и вредной микрофлорой и ее ферментами. Значение этих процессов особенно велико при выработке кислосливочного масла. При производстве сладкосливочного масла с соблюдением технологических режимов и санитарных условий биохимические процессы не оказывают определяющей роли (при отсутствии загрязнения сливок посторонней микрофлорой).
Технология кислосливочного масла основана на биохимических процессах, возбудителями которых являются молочнокислые и ароматобразующие бактерии, используемые в виде заквасок. В результате их развития в сливках и масле происходит гомо- и гетероферментативное молочнокислое брожение.
Гомоферментативное молочнокислое брожение характеризуется сбраживанием углеводов с образованием молочной кислоты. Начальной фазой брожения является расщепление углеводов на глюкозу и галактазу (гликолитический путь) под действием фермента лактозы. Существуют и другие пути расщепления углеводов. Гликолитический путь сбраживания лактозы показан ниже.
Гомоферментативные молочнокислые бактерии Str. lactis и str. cremoris. при сбраживании глюкозы потребляют неорганический фосфор и образуют легко гидролизуемые соединения глюкозо-1-фосфат - промежуточный продукт брожения. В дальнейшем под действием фосфоглюкомутазы происходит преобразование глюкозо-1-фосфата в глюкозо-6-фосфат, который является первым продуктом гликолиза. Глюкозо-6-фосфат образуется также из глюкозы и адинозинтрифосфата под действием фермента гексокиназы. Дальнейший путь брожения протекает, как показано на схеме. В результате молочнокислого брожения из одной молекулы глюкозы образуется две молекулы молочной кислоты.
В зависимости от условий среды при гомоферментативном молочнокислом брожении, кроме молочной кислоты, образуются небольшие количества летучих кислот, диацетила, ацетоина, бутеленгликоля и других соединений. Большее количество их продуцируют ароматобразующие бактерии при сбраживании лимонной кислоты.
При гетероферментативном молочнокислом брожении, кроме молочной кислоты, образуются спирт, уксусная кислота, углекислый газ. К гетероферментативным молочнокислым бактериям относятся Str. diacetilactis, L. citrovorum, L. paracitrovorum, входящие в состав бактериальной закваски для масла. В связи с отсутствием у этой группы бактерий фермента альдолазы, необходимого для расщепления фруктозо-1,6-дифосфата на две молекулы триозофосфата, они сбраживают глюкозу по гексозомонофосфатному (пентозофосфатному) пути. При этом из каждого моль глюкозы образуется моль молочной кислоты, моль этанола и СО2.
В образовании аромата кислосливочного масла участвуют летучие кислоты, диацетил, ацетоин (как предшественник диацетила), эфиры, которые образуются при гетероферментативном молочнокислом брожении и являются продуктами метаболизма ароматобразующих бактерий. Кислосливочное масло с выраженными вкусом и ароматом содержит на 100 г продукта: 0,1-0,5 мг диацетила, 18-30 мг летучих жирных кислот (муравьиной, уксусной, пропионовой, масляной) и до 10 мг этилового спирта.
Синтез диацетила и ацетоина ароматобразующими молочнокислыми бактериями происходит в основном из пирувата, полученного при сбраживании как глюкозы, так и цитратов. Для повышения аромата при изготовлении закваски целесообразно использовать лимонную кислоту в количестве 0,2%, а при выработке кислосливочного масла 0,1% к массе его плазмы, или 180 г на 1 т готового продукта.
На образование и накопление ароматических веществ в сливках и масле большое влияние оказывают температура пастеризации и условия среды. Оптимальной температурой пастеризации сливок является 85 °С. Повышение температуры сливок, их выдержка, повторная пастеризация обусловливают увеличение редуцирующих веществ в сливках и плазме масла, отрицательно влияющих на развитие ароматобразующих бактерий и накопление ароматических веществ в масле.
Максимальное накопление диацетила происходит при рН среды 4,7-5,2 и высоком окислительно-восстановительном потенциале (при Eh выше +200 mu). При этих условиях наряду с образованием ароматических веществ в результате сбраживания глюкозы и цитратов ароматобразующими бактериями, ацетоин (не имеет запаха) может окисляться в диацетил. В соответствии с этим установлены пределы сквашивания сливок, кислотность плазмы 55-60 °Т и кислотность плазмы масла не выше 55 °Т.
Существует метод производства кислосливочного масла, предусматривающий обогащение продукта вкусовыми и ароматическими веществами посредством внесения смеси кислот (молочной, уксусной, муравьиной) и диацетила.
При производстве сладкосливочного масла развитие биохимических (ферментативных) процессов является признаком неблагополучия. В случае вторичного загрязнения сливок и масла посторонней микрофлорой и ее ферментами при благоприятных условиях могут протекать биохимические процессы, вызывающие снижение качества масла. При этом основными показателями является образование следующих продуктов метаболизма бактерий:
молочной кислоты - в результате сбраживания лактозы молочнокислыми бактериями (повышается кислотность плазмы масла);
различных азотистых соединений, на что указывает повышение аминного азота в плазме масла - в результате развития протеолитических и других бактерий, обладающих протеолитическими свойствами;
свободных жирных кислот - в результате липолиза жира, вызванного развитием бактерий и ферментов, обладающих липолитическими свойствами.
Повышение кислотности плазмы свежего масла обнаруживается органолептически, а продукты протеолиза и липолиза только аналитически.
При выработке кислосливочного масла повторное обсеменение посторонней микрофлорой сливок и готового продукта может также вызвать снижение его качества.