Сущность созревания сыров
Принято считать, что созревание сыров начинается с момента посолки, хотя составные части молока, перешедшие в сыр, изменяются задолго до нее. В сущности, при подготовке молока к свертыванию уже начинают изменяться молочный сахар, соли, количественный и качественный состав микрофлоры.
Изменения, начавшиеся в молоке, продолжаются во время свертывания белков молока и обработки сырной массы в аппарате выработки сырного зерна вплоть до формования и прессования. Процессы протекают очень интенсивно, так как этому благоприятствует поддерживаемая температура.
В созревании сыров главную роль играет микрофлора. Составные части сыра изменяются под влиянием бактериальных экзоферментов и в некоторой степени под действием высвобождающихся после отмирания клеток эндоферментов. Количество микробов в 1 г сырной массы в момент ее извлечения из аппарата выработки сырного зерна и последующего формования достигает сотен миллионов и даже нескольких миллиардов. Развитию большого объема микрофлоры в сырах способствует высокое содержание белка, который как бы защищает микроорганизмы от вредного воздействия накопленных продуктов их жизнедеятельности. Белки (в основном продукты их распада) поддерживают концентрацию водородных ионов (рН) на таком уровне, при котором микробиологические процессы могут протекать с достаточной интенсивностью.
Микрофлора большинства видов свежих сыров почти полностью состоит из молочнокислых бактерий. При этом на первой стадии созревания так же, как и в аппарате выработки сырного зерна при обработке сырной массы, преобладают стрептококки, а на второй стадии созревания - молочнокислые палочки.
Характер, объем микрофлоры и интенсификация микробиологических процессов во время обработки сырной массы в сыроизготовителе непосредственно воздействуют на микробиологические процессы, протекающие в сыре при его созревании. Так, при изготовлении латвийского и других видов сыров с низкой температурой второго нагревания (36-38 °С) в течение всей обработки сырной массы в сыроизготовителе создаются благоприятные условия для развития молочнокислых бактерий, которые сразу же начинают усиленно размножаться, и количество их значительно увеличивается не только вследствие уплотнения зерна, но и за счет увеличения его способности «захватывать» бактериальные клетки. Поэтому в сырах этого вида количество молочнокислых бактерий в 1 г уже в первые дни созревания составляет несколько миллиардов. Например, в 1 г латвийского сыра уже в первый день количество микроорганизмов достигает 8 млрд., затем оно постепенно уменьшается и через 10 сут микробиологические процессы протекают относительно медленно. Характерно, что в латвийском сыре за все время созревания (60 дней) количество молочнокислых стрептококков составляет почти 100%, и только в трехмесячном возрасте сыра и старше начинают преобладать молочнокислые палочки. Благодаря такому большому объему микрофлоры созревание латвийского сыра завершается к двум месяцам.
Несколько продолжительнее созревание голландского сыра (3 мес), и соответственно объем микрофлоры в этом сыре меньше, чем в латвийском, но все же достаточно большой (2-4 млрд. микроорганизмов в 1 г сыра). При производстве голландского сыра условия также благоприятны для развития микроорганизмов, так как температура второго нагревания 40-43 °С. Однако в этих сырах максимальное количество микрофлоры наблюдается на 5-е сут (от 1,9 до 4 млрд.), а в дальнейшем до 30-суточного возраста оно постепенно уменьшается. В сыре двухмесячного возраста содержится только несколько сотен миллионов микробов. Созревание голландского сыра также протекает под действием молочнокислых стрептококков, количество которых в течение всего срока созревания превышает количество молочнокислых палочек. В отличие от латвийского сыра в созревании голландского сыра молочнокислые палочки участвуют начиная примерно с месячного возраста сыра.
При производстве швейцарских сыров температура второго нагревания высокая (56-60 °С), что влияет на количество и состав микрофлоры. Общее количество ее в 1 г двухсуточного сыра немного более 1 млрд., затем оно постепенно снижается. В швейцарском сыре очень рано начинают действовать молочнокислые палочки. Если перед выемкой из сыроизготовителя в зерне содержится более 70 % молочнокислых стрептококков, то уже в односуточном сыре количество палочек составляет около 80 % всей микрофлоры. Этому способствует большой размер сыров, благодаря чему во время прессования в них долго сохраняется высокая температура, близкая к оптимальной для развития молочнокислых палочек. Затем постепенно сыр охлаждается, в результате чего после посолки в одиннадцатисуточном сыре вновь преобладает группа стрептококков.
В дальнейшем, как известно, швейцарские сыры поступают в теплую камеру, в которой их выдерживают от 20 до 40 дней. Опять изменяется соотношение групп молочнокислых стрептококков и палочек, количество их становится одинаковым. По истечении этого периода и до конца созревания в швейцарском сыре, как и в других сырах, начинает преобладать группа молочнокислых палочек.
В группу швейцарского сыра входит также советский сыр. Его вырабатывают из пастеризованного молока. В отличие от швейцарского сыра сырную массу советского сыра нагревают до более низких температур (52-54 °С). Размер сыра меньше. Все указанные различия несколько изменяют характер микробиологических процессов, происходящих во время выработки и созревания сыра. Так, в сырном зерне перед выемкой из сыроизготовителя молочнокислых палочек больше (65,52 % общего объема), чем стрептококков. В трехсуточном сыре объем микрофлоры максимальный - 1300 млн. в 1 г сыра, что несколько больше, чем у швейцарского, причем палочки составляют уже 55,8 %. Это объясняется тем, что при посолке температура сыра понижается и создаются благоприятные условия для развития стрептококков. В советском сыре количество стрептококков в процессе созревания держится на высоком уровне - 35-45 % общего объема микрофлоры.
Количество микроорганизмов в швейцарском и советском сырах значительно меньше, чем в других.
Сыр чанах относится к группе рассольных сыров, которые с момента приготовления и до потребления находятся в рассоле. Специфические условия созревания и хранения сыров этой группы резко отличаются от других сыров (голландский, латвийский и пр.) с низкой температурой второго нагревания, созревающих при участии мезофильных молочнокислых бактерий. По данным исследователей, интенсивное развитие микробиологических процессов в рассольных сырах происходит во время выработки, самопрессования и в первые дни созревания, а микрофлора состоит в основном из молочнокислых стрептококков. Наибольшее содержание микроорганизмов (5250 млн. в 1 г) в сыре чанах наблюдается на 4-е сутки, максимальное развитие молочнокислых палочек (около 300 млн. в 1 г) - на 15-20-е сутки.
Ведущая роль в процессе созревания сыра чанах, как и при созревании голландского и латвийского сыров, принадлежит молочнокислым стрептококкам. Более раннее развитие молочнокислых палочек в сыре чанах влияет на продолжительность созревания этого сыра (всего два месяца), несмотря на то что он находится в неблагоприятных условиях (рассоле). Таким образом, количество бактерий в 1 г сыра, т. е. объем микрофлоры при созревании сыров, как видно из приведенных данных, непосредственно влияет на продолжительность созревания сыров.
Следствием микробиологических процессов являются изменения составных частей сыра при созревании. С момента подготовки молока для выработки сыра молочный сахар в результате жизнедеятельности молочнокислых бактерий подвергается брожению с образованием молочной кислоты. Накопление ее продолжается во время обработки сырной массы в аппарате выработки сырного зерна, при формовании и прессовании. В молодом сыре уже имеется достаточное (0,3-0,4%) количество молочной кислоты. При созревании сыра молочный сахар полностью сбраживается в течение первых 7-14 дней. Следовательно, уже в двухнедельном сыре независимо от его вида молочного сахара не содержится.
Под влиянием молочной кислоты параказеин, полученный при образовании сычужного сгустка, постепенно теряет кальций и превращается в монокальцийказеинат и свободный от кальция параказеинат. Помимо этого молочная кислота соединяется непосредственно с параказеином, образуются параказеинмонолактат или параказеиндилактат. Эти соединения набухают, а параказеин не обладает этой способностью. Между тем для получения нежной консистенции сыра набухаемость параказеинмонолактата и параказеиндилактата имеет решающее значение.
По данным разных авторов, количество образуемой молочной кислоты при производстве твердых сыров составляет около 67-70 % общего содержания сброженного молочного сахара. В процессе созревания сыра содержание молочной кислоты уменьшается. По данным специалистов, в мелких сырах максимальное содержание молочной кислоты наблюдается через 10 сут и составляет 1,6-1,8%, а к концу созревания снижается до 1,1-1,3%, в крупных сырах соответственно снижается с 1,3-1,4 до 0,8-1 %, а в мягких еще больше с 2-2,3 до 0,4-0,8%. Это свидетельствует о том, что молочная кислота в процессе созревания сыра разлагается, образуя ароматические и вкусовые вещества.
В созревании сыров самая большая роль принадлежит белкам, главным образом превращениям казеина. Изменение казеина начинается с момента действия на него препарата сычужного фермента (сычужный порошок), который переводит казеин в параказеин. В дальнейшем параказеин изменяется уже в формованном сыре под влиянием молочной кислоты, поваренной соли и в самой большой степени под действием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами, и частично сычужного фермента и ферментов молока (сырого).
Параказеин при созревании сыра начинает распадаться на более простые соединения, содержащие азот. Вначале появляются альбумозы, затем пептоны, пептиды и аминокислоты. Возможен распад параказеина с отщеплением аминокислот до образования полипептидов. По-видимому, в сырах параказеин распадается одновременно по указанным двум путям, так как уже в начале созревания отмечается увеличение содержания в сырах как аминокислот, так и более сложных промежуточных продуктов распада параказеина. Изменение количества свободных аминокислот в процессе созревания швейцарского сыра приведено в таблице:
Возраст сыра, дни |
Количество аминокислот в 100 г сухого обезжиренного сыра, мг |
Возраст сыра, дни |
Количество аминокислот в 100 г сухого обезжиренного сыра, мг |
Свежий сыр |
42,9 |
60 |
1010,9 |
5 |
83,2 |
90 |
1651,3 |
10 |
231,5 |
120 |
2011,2 |
20 |
503,1 |
150 |
2643,2 |
30 |
651.9 |
180 |
2904,6 |
Как видно из приведенных данных, уже в свежем сыре имеются свободные аминокислоты, количество которых постепенно увеличивается. В процессе созревания наряду с образованием аминокислот происходит дезаминирование их, в результате чего образуются кислоты и аммиак. Может происходить дезаминирование не только аминокислот, но и белков и пептонов сыра. Наряду с этим процессом в сырах наблюдается и декарбоксилирование, при этом образуются углекислый газ и новые продукты распада - амины.
Созревание сыра - очень сложный процесс, поэтому нет единой системы оценки степени созревания. В зрелых сырах определяют количество нерастворимых белков, сумму растворимых азотистых веществ, количество растворимых белковых веществ, небелковых азотистых веществ, остающихся в фильтрате после осаждения растворимых белков трихлоруксусной кислотой, аминного азота (сюда входят свободные аминокислоты, амиды и аммиак). В разных сырах образуется неодинаковое количество продуктов распада белков. В мягких сырах (дорогобужском, закусочном и рокфоре) содержится большое количество растворимого азота (от 50,5 до 70%), тогда как в твердых сырах (швейцарском, советском, московском, голландском и ярославском) его намного меньше (20-25 %). В латвийском и близких к нему сырах растворимого азота больше, чем в твердых, и меньше, чем в мягких. Наконец, меньше всего растворимого азота в рассольных сырах типа брынзы. Следовательно, параказеин больше всего изменяется в мягких сырах, затем в сырах группы латвийского, твердых и меньше всего - в рассольных. Изучено и накопление в зрелых сырах аминокислот.
Исследователями установлено, что каждый вид сыра имеет свой характер накопления и присущий ему набор свободных аминокислот. Для твердых сыров основным фоном, обеспечивающим высокое качество их, является набор (спектр) свободных аминокислот. Так, в зрелом сыре в пересчете на обезжиренное сухое вещество набор свободных аминокислот достигает следующих величин (в мг%): в армянском сыре - 950, чанах - 870, советском - 4189, грузинском - 795, швейцарском - 3286, вулканештском - 215, брынзе - 1500.
Известно, что в твердых сырах помимо белков изменяется и жир, но незначительно, в основном под действием липолитических ферментов. Некоторые исследователи утверждают, что продукты разложения жира участвуют в образовании характерных вкуса и запаха сыра. Это подтверждают и наши данные. Изменения жира в мягких сырах вполне доказаны, так как созревают они под влиянием микроскопических грибов. В таких сырах (рокфор и др.) в результате омыления жиров накапливаются летучие жирные кислоты. Глицерин, образующийся наряду с жирными кислотами, в сырах не обнаружен, так как он потребляется микроорганизмами. Характерный вкус рокфора, особенно из овечьего молока, появляется в результате воздействия микроскопических грибов (Penicillium roqueforti) на жир сыра.
Все сыры в процессе созревания теряют то или иное количество влаги, вследствие чего происходит усыхание сыра. Большая часть влаги удаляется при посолке - 5-10% массы сыра. В рассолах слабой концентрации (16-18%) усушка сыров бывает ниже - 3-6%. В процессе созревания сыра уменьшение его массы из-за потери влаги и сухих веществ во время мойки и перетирания сыров достигает 10-12% с учетом потерь при посолке.
При созревании сыров выделяются газы: аммиак, углекислый газ и немного водорода. Газы частично задерживаются в сырной массе, а часть их выделяется наружу. Они раздвигают сырную массу, в результате образуются полости - глазки. Рисунок, т. е. вид сыра в разрезе, зависящий от числа, формы, размеров, расположения глазков, обусловливается интенсивностью и степенью газообразования. Характер глазков и рисунок сыра отражают в некоторой степени качество сыра и в некоторых случаях особенности его созревания.
В нормальных условиях глазки швейцарского сыра (крупные - диаметром 1,5-2 см, правильной круглой формы) заполняются в основном углекислым газом, образуемым главным образом вследствие пропионовокислого брожения, и незначительным количеством азота и кислорода. Образовавшиеся газы накапливаются в местах, где имеются пузырьки воздуха, или между зернами, где слабое сцепление частиц сырной массы. В крупных сырах (швейцарском, советском и пр.) глазки образуются через 20-25 дней после изготовления, а иногда и позже, когда молочный сахар полностью разложен.
В мелких сырах протекает молочнокислое брожение, характеризующееся выделением углекислого газа и водорода. В этих сырах глазки мелкие, частые и неправильной формы. Количество и размер их зависят также от скорости выделения газа: чем он скорее выделяется, тем мельче будут глазки и их будет больше, и наоборот.
В голландском сыре газ образуется при брожении молочного сахара и состоит из смеси водорода и углекислого газа. Растворимость водорода очень низкая, он быстро насыщает сырную массу и в первые же дни после изготовления образует многочисленные мелкие глазки как в зернах, так и между ними. В дальнейшем по мере созревания они несколько укрупняются.