Созревание сыров и сычужный фермент (закваска)

Созревание сыров и сычужный фермент (закваска)

 

Во время выдержки сыров в подвале в них происходит ряд биохимических процессов, в результате которых сыр приобретает новые свойства как физические, так и вкусовые. Вопрос об основных факторах, вызывающих такие процессы, давно привлекал внимание исследователей, но долго решался ими по-разному.

 

До того, как микробиология благодаря работам Пастера стала на твердую научную почву, созревание сыров рассматривалось как самопроизвольно протекающий химический процесс. Действительно, химические факторы не могут не играть существенной роли в этом процессе. Прежде всего напрашивается мысль о роли сычужного фермента. В ферменте, получаемом из желудков телят, наряду с химазой содержится некоторое количество и типичного протеолитического фермента пептазы (пепсинава).

 

Американские ученые приписывают известную роль в созревании сыров ферменту, названному галактазой. Однако, тот факт, что в сырах, выработанных на асептическом молоке, совершенно не проявляется созревания, говорит против предположения о том, что этот фермент играет существенную роль. Учеными в свое время был поставлен опыт, в котором к асептическому молоку вместо сычужного фермента был прибавлен в качестве коагулянта сернокислый глинозем, который и вызвал образование сгустка. В таком сыре, несмотря на длительную его выдержку, процессов созревания совершенно не наблюдалось, и белки оставались без изменения.

 

При оценке роли, которую играет сычужный фермент при созревании сыров, следует учесть, что действие этого фермента на белки вызывает их распад лишь до стадии пептонов. При этом, чем ниже pH среды, тем сильнее проявляется пептическое действие этого фермента. Поэтому, чем больше в сыре сыворотки и, следовательно, чем больше образуется молочной кислоты, тем сильнее сказывается растворяющее действие сычужины.

 

Действительно, в мягких сырах, содержащих много сыворотки, а следовательно и молочной кислоты, почти весь параказеин в сравнительно короткое время переходит в полурастворимое состояние. Напротив, в твердых сырах, таких как швейцарский, созревание которых продолжается до 8-9-месячного возраста, обычно имеется около 1/3 растворимых белков или лишь немногим больше.

 

Виды сычужных сыров

 

Твердые сычужные сыры

 

Мягкие сычужные сыры

 

Типы мягких сычужных сыров

 

Кислота, усиливая действие сычужного фермента, тем не менее не оказывает сама по себе растворяющего действия на белки сыра. Казеин, полученный свертыванием молока кислотой, и параказеин, подученный свертыванием сычужиной, оставлялись на продолжительный срок в термостате, причем для того, чтобы исключить действие бактерий, прибавлялось 2% ацетон-йодоформа.

 

Полученные данные подтверждают последнее предположение о протеолитическом действии на параказеин сычужного фермента и одновременно опровергают предположение о возможности вызвать протеолиз действием кислоты в количестве, достаточном для свертывания казеина, т. е. при pH около 4,7. Однако, сычужный фермент, образуя растворимые белки, в то же время неспособен сам по себе вызывать более глубокий их распад.

 

Таким образом, из ферментов, влияющих на распад белков в сырах, с полной достоверностью мы можем признать лишь роль сычужного фермента. Что касается галактазы, то ее значение нужно признать совершенно несущественным, считаясь с тем, что в сыроделии все больше и больше вводится пастеризация, при которой такой фермент должен разрушаться.

 

Сычужная закваска

 

Действующим началом закваски является сычужина (сычужный фермент), извлекаемая из желудка теленка. Под действием фермента (химаза) казеин переходит в параказеин, в результате чего имеет место образование сгустка - коллоидный раствор казеина (золь) переходит в гель.

 

Створаживание молока для большинства сыров ведется при температуре около 32-34 град.. Закваска прибавляется в определенном количестве, исходя из расчета на определенное время свертывания молока (для твердых сыров около 30 мин.). Время свертывания молока сычужиной пропорционально количеству введенного фермента и температуре молока в пределах от 12 до 45 градусов.

 

Типичный сгусток удается получить только при температуре между 25 и 45 град.. При температуре выше 45 град. сгусток получается менее прочный вследствие ослабления фермента под влиянием высокой температуры. Свертывание молока сычужной закваской ускоряется при повышении кислотности молока. Поэтому введение молочнокислых бактерий совместно с сычужиной ускоряет свертывание.

 

В прежнее время пользовались исключительно естественными заквасками. Такие закваски готовятся настаиванием в течение определенного срока на воде или на молочной сыворотке нарезанных мелкими кусочками сычугов большей частью при температуре 30-35 град.. Применение естественной закваски сохранилось еще в Швейцарии. В большинстве стран пользуются искусственными сычужными заквасками в виде порошка, которые вырабатываются после экстрагирования фермента из желудка. Такой порошок перед употреблением растворяется в воде с добавлением некоторого количества поваренной соли и затем вносится в определенном количестве в молоко в сырном котле.

 

Микрофлора сычужной закваски 

 

Естественная закваска отличается от искусственной обилием микрофлоры. В сычугах, согласно исследованию швейцарских бактериологов, содержится значительное количество разнообразных видов бактерий. Они могут быть подразделены на следующие группы: 1) индиферентные - кокки, сарцины, флюоресцирующие, 2) вредные и 3) полезные - палочка Thermobacterium пропионовокислые и др.

 

В сычуге в виде постоянного элемента встречаются подвижные уксуснокислые бактерии, обладающие способностью сбраживать в анаэробных условиях молочную кислоту. Они могут играть известную роль при приготовлении естественной сычужной закваски, сбраживая молочную кислоту и снижая таким образом кислотность среды, что должно способствовать развитию молочнокислых бактерий в такой закваске.

 

Значение молочнокислых бактерий в естественной закваске сводится к двум моментам:

  1. 1) в сычуге фермент, вызывающий свертывание молока (химаза), находится в инактивном состоянии, в виде так называемого зимогена (прохимаза); образуемая молочнокислыми бактериями кислота переводит зимоген в активную форму - химазу;

  2. 2) в течение всего срока настаивания желудков молочнокислые бактерии в хорошей закваске, т. е. при наличии в ней активных молочнокислых микробов, успевают подавить или по крайней мере ослабить развитие побочной флоры и в частности газообразующих бактерий.

 

Некоторые нюансы получения сычужной закваски

 

Во время обработки сгустка, носящего название калье, количество бактерий в образующихся зернах сильно возрастает. Такое возрастание происходит не только вследствие того, что большая часть бактерий удерживается зерном, но также благодаря ускоренному их размножению в самом зерне.

 

Был поставлен следующий опыт. В 2 порции одного и того же молока была прибавлена сычужная закваска. Одна порция была оставлена без обработки, другая была подвергнута обычной в сыроделии механической обработке. Затем через одинаковые промежутки времени из обоих образцов производились посевы для подсчета бактерий.

 

Размножение бактерий в зерне шло чрезвычайно быстрым темпом, во много раз превышающим скорость размножения в молоке, не подвергавшемся обработке, а также в сыворотке. Объяснение этого явления заключается в том, что в сырном зерне, благодаря высокому содержанию белков (параказеин), должно происходить быстрое связывание образующейся молочной кислоты, вследствие чего pH не может быстро снижаться. Впрочем, это может иметь место лишь в начальной стадии процесса. В дальнейшем, благодаря более энергичному размножению молочнокислых бактерий в зерне, чем в сыворотке, кислотность в зерне будет все больше повышаться, и, как отмечают некоторые ученые, концентрация водородных ионов в зерне к этому времени будет превышать концентрацию их в сыворотке. Однако по мере того как процесс молочнокислого брожения в зерне будет замедляться, величина pH в зерне и сыворотке начнет выравниваться. Наряду с этим, вероятно, здесь сказывается также действие своеобразной структуры зерна, обусловливающей усиление бактериальных процессов.

 

Технология производства сыра

 

Роль вторичного подогревания

 

При выработке твердых сыров, после механической обработки сгустка и получения зерна с отделением части сыворотки, с целью еще более полного ее удаления, практикуется вторичное подогревание. Температура вторичного подогревания бывает различная. Наиболее высокая температура применяется для эмментальского и лимбургского сыров, для которых она достигает 55-58 градусов.

 

В других сортах твердых сыров температура вторичного подогревания значительно ниже - около 40 град., поэтому вторичное подогревание не оказывает такого влияния на характер их микрофлоры. В таких сырах стрептококки остаются в прежнем количестве и быстро размножаются в дальнейшем.

 

Посолка сыров

 

По выходе из-под пресса сыр подвергается посолке - или сухим способом (натиркой) или в соляной ванне, в которую вводится рассол концентрации не ниже 24%, а иногда и насыщенный (до 30%). Эта операция оказывает воздействие и на физические свойства сырной массы и на ее микрофлору. Параказеин в соляном растворе определенной концентрации набухает и приобретает большую пластичность, что способствует в дальнейшем образованию более правильного рисунка. Это было бы невозможно при наличии грубого сырного теста.

 

При погружении сыра в соляную ванну в первую очередь происходит диффузия из его наружных слоев в рассол содержащихся в сыворотке в растворенном виде веществ, главным образом молочного сахара. Из соляного раствора в сыр вместо молочного сахара поступает соль. Вследствие этого бактериальные процессы в поверхностной части сыра начинают замедляться и на известный срок даже затухают. Это имеет существенное значение, как мера борьбы с одним из наиболее опасных пороков сыров - вспучиванием, которое обусловливается в ранней стадии, пока в сыре еще содержится в достаточном количестве молочный сахар, развитием бактерий группы Coli Aerogenes.

 

Исследования созревания сыров Фрейденрейхом

 

Повороту во взглядах на сущность созревания сыров мы обязаны работам швейцарского микробиолога Фрейденрейха в 90-х годах 19 столетия. Фрейденрейх провел ряд микробиологических исследований швейцарского сыра в различных стадиях его созревания. В результате этого Фрейденрейх доказал с полной убедительностью, что на всех стадиях молочнокислые бактерии находились в сыре в резко преобладающем количестве по сравнению с остальной микрофлорой. Что касается спорообразующих палочек («тиротриксы» Дюкло), то их наличие Фрейденрейхом было подтверждено, но при этом выяснилось, что с первых же дней выработки сыра и до конца его созревания данная группа в численном отношении является ничтожной и поэтому не может иметь значения в процессе созревания сыра.

 

По получении столь убедительных доказательств в пользу преобладания в сырах молочнокислых бактерий оставалось разрешить последний, казалось бы, наиболее трудный вопрос - о способности молочнокислых бактерий проявлять в сыре протеолитические свойства.

 

В этом отношении Фрейденрейх пошел сначала эмпирическим путем. Внося в асептически полученное молоко (следовательно, содержащее ничтожное количество микроорганизмов) культуры молочнокислых бактерий, выделенные из швейцарского сыра, Фрейденрейх доказал, что созревание таких сыров происходит нормально. Это было указанием на то, что гнилостные бактерии не являются агентами созревания. Еще более убедительные результаты были получены при внесении культур молочнокислых бактерий в молоко, подвергнутое предварительно пастеризации, в котором естественная микрофлора (в том числе и гнилостные бактерии) была разрушена.

 

Разновидности сыров

 

Для подведения под эти наблюдения твердой теоретической базы оставалось показать, что молочнокислые бактерии в чистых культурах могут вызывать на стерильных средах протеолиз. Фрейденрейх и Орла-Иенсен путем опытов на стерилизованном молоке с добавлением мела и с прививкой в эту среду молочнокислых бактерий показали, что в этих условиях происходит, хотя и медленный, распад белков молока. Благодаря внесению мела pH в молоке не мог сильно снижаться и вследствие этого был довольно близок к pH сыра. Таким образом, в данном случае физико-химические условия были близки к условиям, имеющим место в сыре. Без внесения мела протеолиз, вследствие кислой реакции, протекает слабее. Некоторые ученые игнорировавшие этот момент и не вносившие в молоко мела, получали отрицательные результаты, благодаря чему делали ошибочные выводы о неспособности молочнокислых бактерий вызывать распад белков молока.

 

Взгляды Фрейденрейха сразу заслужили всеобщее признание. В числе противников оказался авторитетный миланский профессор Горини. Горини главнейшую роль в созревании сыров приписывает кислотопротеолитическим коккам. Он считает, что эта группа бактерий, как содержащая одновременно и кислотообразующие и протеолитические ферменты, притом последние в виде эктоферментов, является в гораздо большей степени способной к протеолизу в сыре, чем молочнокислые бактерии. К сожалению, свой взгляд по этому вопросу, который он упорно отстаивает в течение многих лет, Горини не потрудился ни разу подвергнуть опытной проверке. Подобные попытки делались, но с неудачным результатом. В сырах, выработанных с применением культур кислотопротеолитических кокков (применялась культура Mammococcus), была в зрелом возрасте констатирована горечь, хотя разложение белков и протекало при этом значительно интенсивнее, чем под действием культуры молочных стрептококков.

 

Взгляды Фрейденрейха получили подтверждение в работах многих американских, советских и других микробиологов и в настоящее время пользуются всеобщим признанием.
Хорошие результаты получались также при внесении комбинированных культур стрептококков и палочек (Streptobact. casei.). При экспертизе изготовленных на таких культурах сыров они в одномесячном возрасте по вкусу и по консистенции теста соответствовали почти трехмесячным сырам обычной выработки.