Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Обзор литературы 6
1.1 Анализ рынка сыров 6
1.1.1 Анализ мирового рынка сыров 6
1.1.2 Анализ рынка сыров в Российской Федерации 7
1.2 Биологические препараты, используемые в сыроделии 11
1.2.1 Сычужный фермент и другие молокосвертывающие ферменты 11
1.2.2 Молочнокислые закваски 15
1.3 Производство сыров с высоким уровнем молочнокислого брожения 19
1.3.1 Ранжирование сыров с высоким уровнем молочнокислого брожения 19
1.3.2 Технологические особенности производства сыров с высоким уровнем молочнокислого брожение 21
1.3.3 Особенности технологии прессуемых сыров с чеддеризацией сырной массы до формования 26
1.3.4 Особенности технологии самопрессующихся сыров с чеддеризацией сырной массы до формования и последующим ее плавлением 28
1.3.5 Особенности технологии самопрессующихся сыров с чеддеризацией после формования 30
1.4 Обогащение вкусовой гаммы сыров с помощью натуральных вкусоароматических добавок 32
1.5 Заключение по обзору и задачи исследований 34
Глава 2 Методика проведения исследований и организация работы 36
2.1 Организация экспериментальных работ 36
2.2 Методы исследований
2.3 Методика проведения экспериментальных выработок сыра
Глава 3 Результаты исследований и их анализ 41
3.1 Исследование влияния заквасок на технологические характеристики выработки сыра 41
3.1.1 Изучение влияния соотношения мезофильных лактококков и термофильного стрептококка в заквасочной композиции на технологические характеристики и микробиологические показатели выработки сыра 41
3.1.2 Исследование влияния дозы закваски на технологические характеристики выработки сыра 49
3.2 Изучение влияния степени активизации заквасочной микрофлоры на технологические характеристики выработки сыра 50
3.3 Исследование режимов обработки сгустка и сырного зерна 57
3.4 Изучение режимов самопрессования сырной массы 62
3.5 Обоснование выбора формы и размеров сыра 66
3.5.1 Выбор формы и размеров сыра 66
3.5.2 Подбор режимов посолки сыра 67
3.6 Изучение режимов созревания и хранения сыра 70
3.6.1 Исследование режимов созревания сыра 70
3.6.2 Определение сроков годности больших и малых сыров 76
3.7 Исследование вариантов обогащения вкусовой гаммы сыра и анализ его органолептических характеристик 79
Глава 4 Практическая реализация результатов исследований 85
4.1 Разработка технологии полутвердого сыра «Светень» 85
4.2 Исследование органолептических и физико-химических показателей сыра «Светень» 90
Выводы 93
Список использованной литературы 95
Приложения 111
- Биологические препараты, используемые в сыроделии
- Методика проведения экспериментальных выработок сыра
- Изучение влияния степени активизации заквасочной микрофлоры на технологические характеристики выработки сыра
- Исследование органолептических и физико-химических показателей сыра «Светень»
Введение к работе
На сегодняшний день развитие рынка сыра требует постоянного совершенствования существующих способов его производства сыра и поиска новых технологических решений.
Разработка технологий отечественных сыров, создание новых видов,
совершенствование технологических процессов их производства, а также
организация промышленного производства сыров проводились под
руководством ведущих ученых страны: С.А.Королева, З.Х.Диланяна, Д.А.
Граникова, И.И.Климовского, А.В.Гудкова, П.Ф.Крашенинина,
В.М.Богданова, А.И. Дьяченко, М.А. Алексеевой и др. Активное участие в этой работе принимали Л.А.Остроумов, Ю.Я. Свириденко, А.А.Майоров, А.М.Шалыгина, М.С.Уманский, И.У. Рамазанов, В.К. Неберт, И.П.Анищенко, М.П.Щетинин, А.Н. Белов, Н.Б. Гаврилова, И.А., Смирнова и другие.
В Российской Федерации рост объемов продаж сыров ограничен покупательской способностью населения. Поэтому актуальной остается концепция разработки сыров пониженной себестоимости - с высоким выходом и ускоренными сроками созревания. При этом сыр должен быть стабильным в хранении. Этим условиям в значительной степени отвечает группа сыры с высоким уровнем молочнокислого брожения. Их технологические особенности позволяют нивелировать низкое качество сырья, которое на текущий момент является серьезной проблемой для отечественного сыроделия.
Необходимо учитывать также вкусовые привычки потребителей: сыр должен иметь высокие органолептические показатели, приближенные к традиционным, характерным для твердых сыров. Анализ мирового рынка сыров показывает, что в настоящее время наиболее популярными являются полутвердые сыры. Полутвердые сыры имеют высокие органолептические показатели, по сравнению с твердыми сырами производятся по упрощенной технологии, имеют более короткий срок созревания и больший выход
готового продукта, что удешевляет их себестоимость. От мягких сыров полутвердые выгодно отличаются наличием тонкой, но плотной корочки, защищающей сыры от механических повреждений, следовательно, повышаются их товарные свойства и удлиняются сроки хранения. Таким образом, с достаточной вероятностью можно прогнозировать, что и для Российской Федерации производство полутвердых сыров является оптимальным решением и вскоре займет устойчивую позицию на рынке.
Целью настоящей работы является разработка технологии нового вида полутвердого сыра с высоким уровнем молочнокислого брожения.
Исследовано влияние состава заквасок, включающих представителей мезофильной и термофильной микрофлоры, на технологические характеристики выработки сыра. Подобрана оптимальная заквасочная композиция, ее видовой и количественный состав. Изучено влияние степени активизации закваски на технологические характеристики выработки сыра. Осуществлен подбор режимов механической обработки сгустка и сырного зерна. Посредством использования приемов раскисления сыворотки и частичной посолки в зерне установлены режимы управления процессом молочнокислого брожения и регулирования степени обезвоживания зерна.
Изучены варианты режимов самопрессования сырной массы. Найдены параметры управления процессом самопрессования, позволяющие получать сыр с заданными значениями активной кислотности и массовой доли влаги. Обоснован выбор формы и размеров сыра, подобраны режимы посолки сыра в рассоле. Установлены сроки и режимы созревания и хранения сыров в зависимости от вида упаковочного материала.
Исследованы варианты обогащения вкусовой гаммы сыра, подобраны совместимые по вкусу растительные добавки. Предложено ввести в сыр крупку кедрового ореха, найдена оптимальная доза ее внесения.
Разработана технология производства полутвердого сыра «Светень» с высоким уровнем молочнокислого брожения.
б ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Анализ рынка сыров
1Л.1 Анализ мирового рынка сыров
По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО) объем мирового производства сыра постоянно возрастает (см. рис. 1.1). Объясняется это следующими причинами [102,111]:
а) распространение «западной» привычки питаться «вне дома»;
б) развитие тенденции к потреблению меньшего количества молока в
жидком виде (в частности, в крупных населенных пунктах), сопровождаю
щееся ростом потребления сыров;
в)усиление образа сыра как «натурального» продукта питания, отвечающего желанию потребителя приобретать продукты, близкие к природе, настоящие;
г) рекламные мероприятия в области сбыта молочной продукции.
Однозначно можно определить, что рост экономического благосостояния населения приводит к увеличению потребления сыров, это отмечается как на уровне отдельно взятых стран например, Польши в последнее десятилетие [95], так и на уровне различных социальных слоев населения внутри отдельно взятой страны например, Франции [111, 137].
Лидирующее положение в производстве сыров принадлежит США, Франции, Германии и Италии. На долю этих стран приходится 52,6 % мирового производства сыров (2000 г). В последние годы наиболее быстрыми темпами наращиваются объемы производства сыров (2001 г. к 1997 г.): в Италии -119 %, Ирландии - 128,8 %, Австрии - 127,7 %, США - 111,8 %, Австралии- 116,6 %, Японии- 115,5 % и Финляндии- 115,9 % [111].
Уровень потребления сыра на душу населения в разных странах неодинаков, но поскольку во всем мире отмечается тенденция следовать «западным» привычкам питания, прогнозируется расширение рынка сыра в бли-
7 жайшие годы [95].
Ассортимент сыров в странах ЕС насчитывает свыше 500 наименований [111]. На рис. 1.2 представлены доли основных видов сыров в структуре потребления в странах ЕС на 1999 г.
Наблюдается положительная тенденция в росте объемов производства свежих сыров. С 1990 по 1999 г. увеличение составило 38 %, основными производителями свежих сыров являются США и страны ЕС. Производство мягких и голубых сыров увеличивается на 2 % в год, причем почти половина их вырабатывается во Франции [114, 138].
Уже было отмечено, что увеличение потребления сыра в мире в значительной степени объясняется возрастающей популярностью питания «вне дома» - в заведениях быстрого питания и итальянских ресторанчиках. В этих точках общественного питания сыры широко используют в качестве ингредиента для приготовления различных блюд. Это говорит о том, что рынок сыра-ингредиента уже установился и будет расширяться во всех странах мира. В США сектор этого сыра составляет 69 % от общего потребления всех сыров, в ближайшие годы прогнозируется его увеличение еще на 16 %. Основным сыром, используемым в качестве ингредиента, является «Моццарел-ла» и другие свежие сыры, также широко используются «Чеддер», «Гауда» и «Эмменталь» [114].
На текущий момент наиболее популярными видами сыров на мировом рынке остаются твердые и полутвердые, производство которых составляет 54 % от общего количества [111, 138].
1.2.1 Анализ рынка сыров в Российской Федерации
В силу некоторых своих особенностей сыр можно считать индикатором изменений в российской экономике и благосостоянии населения. С одной стороны, он никогда не был продуктом первой необходимости, с другой - давно стал в России привычным и любимым продуктом [55].
Рис. 1.1 Производство сыров в мире и в Российской Федерации (XX в)
Pi к\
1.2 Ассортимент сыров в Европе и в Российской Федерации (2001 г.)
На рис. 1.1 показана динамика изменения объемов производства жирных сыров в Российской Федерации [12,45,55,78,79,81,111, 126]. После кризиса в начале 90-х годов начался медленный, но стабильный рост их производства. Тем не менее, по объемам производства Россия значительно уступает всем странам с развитой молочной промышленностью: доля производства составляет 1,3 % от мирового производства сыров на 2001 г [111].
По данным Минсельхоза России темп роста производства сыров наиболее высок среди всех видов молочных продуктов, за 1999-2002 гг. он составил 170,2 %. Наиболее высокие темпы роста наблюдаются при выработке твердых крупных, мягких и рассольных сыров [111].
Институтом питания РАМН рекомендована норма потребления сыра 6,1 кг в год на душу населения. В настоящий момент, по данным Госкомстата, уровень потребления сыра в России составляет немного более 33% от рекомендуемой нормы (2,1 кг). В 2002-2003 гг. отмечено увеличение потребления сыра на душу населения, и следует ожидать, что эта тенденция будет сохраняться [111].
В последнее время спрос на традиционные сыры стабилизировался, а на элитные сорта стал возрастать. Это связано, прежде всего, с ростом благосостояния российских граждан, которые предпочитают покупать качественный сыр. Учитывая специфику российского рынка, сыры по уровню потребления можно подразделить на три группы: основную, элитную и дополнительную [55].
а) Основная группа (базовый ассортимент). Включает сыры, пользую
щиеся повышенным спросом и наиболее часто покупаемые. Это твердые и
плавленые сыры.
б) Элитная группа. Включает дорогие сыры, покупаемые в небольших
объемах. Это некоторые виды мягких сыров и сыры с плесенью. Спрос на
элитные сыры невысок и в основном сосредоточен в крупных промышлен
ных и административных центрах.
в) Дополнительная группа. Включат сыры, являющиеся промежуточ-
10 ными между сырами базового ассортимента и сырами элитной группы. К
этой группе относятся такие сыры, как «Ольтермани», «Маасдам», «Президент», «Швейцарский» и пр.
На рис. 1.2 представлены доли основных типов сыров в структуре потребления.
Твердые сыры - традиционный российский продукт, олицетворяющий понятие «сыр» в сознании потребителя. Это такие сыры, как «Российский», «Голландский», «Костромской», «Пошехонский», «Советский», «Швейцарский», и т.п., они составляют базовый ассортимент любого магазина. Сезонность производства сыра в России и, как следствие, отсутствие постоянного предложения, вынуждают потребителя переключаться на сыры дополнительной группы. Плавленый сыр является продуктом вторичной переработки. Упакованный в фольгу или герметичные баночки, он имеет более долгий срок хранения и менее чувствителен к перепадам температуры, что увеличивает как сезон его продаваемости, так и районы потребления. Рынок твердых сыров в большей степени связан с российскими продуктами. На рынке плавленых лидируют импортеры [55].
Брынза и мягкие сыры значительно уступают твердым и плавленым сырам по уровню сбыта на российском рынке [111]. Частично это связано с непривычными органолептическими показателями, частично - со сложностями реализации в торговой сети: продукт имеет нежную консистенцию, склонен к деформации, следовательно, имеет ограниченный срок хранения, требует бережного отношения при хранении и транспортировании, нужны дополнительные затраты на упаковку. Поэтому замена дорогостоящих твердых сыров на рынке на более дешевые рассольные и мягкие не принесла ожидаемых положительных результатов [122,123, 131].
Таким образом, с достаточной вероятностью можно прогнозировать, что на рынке будут востребованы полутвердые сыры: они имеют органолеп-тические показатели, приближенные к традиционным, характерным для крупных сыров, в тоже время они более дешевы и доступны.
11 1.2 Биологические препараты, используемые в сыроделии
1.2.1 Молокосвертывающие ферменты
Одним из важнейших элементов технологии производства натуральных сыров является преобразование смеси для выработки сыра в сгусток под действием молокосвертывающих ферментов. На характер образовавшегося сгустка, постановку и формирование сырного зерна, отделение сыворотки, потери белка и жира с сывороткой большое влияние, наряду с качеством молока, оказывают применяемые молокосвертывающие препараты и способы их использования [16].
Вторая функция молокосвертывающего препарата состоит в участии в процессе созревания сыра посредством разложения казеина. После коагуляции молока от 6 до 10 % молокосвертывающего фермента остается в сырной массе, поэтому его влияние на процесс протеолиза и формирование вкуса, текстуры и консистенции сыра весьма существенно [26, 129].
Сычужное свертывание молока под действием сычужного фермента (представляющего собой смесь химозина и пепсина) подразделяется на три фазы. Во время первичной (ферментативной) фазы происходит отщепление гликомакропептида от ^-казеина, в результате чего он утрачивает способность защищать коллоид. Как следствие этого, во вторичной (неферментативной) фазе происходит агрегация дестабилизированных мисцелл казеина, приводящая к коагуляции казеина. К третичной фазе относят отрезок времени, когда происходит формирование сычужного сгустка с отделением сыворотки и дальнейший процесс производства и созревания сыра. Процесс сычужного свертывания характеризуется плавными переходами между отдельными фазами, однако эти переходы не поддаются точному аналитическому определению [111].
Первая фаза сычужного свертывания заключается в гидролитическом расщеплении молекулы х-казеина на участке 105-106 по связи фенилаланин-метионин. В результате этой реакции получается нерастворимый компонент
12 - параказеин и растворимый гликомакропептид. Реакция может протекать
при 0С и для ее хода не требуется наличия в молоке ионизированного кальция. Результатом этой ферментативной реакции является устранение стабилизирующего влияния %-казеина на мицеллы казеина.
Вторая фаза свертывания носит не ферментативный характер. Свертывание молока происходит исключительно в присутствии ионов_кальция. При снижении температуры ниже оптимальной ход реакции сильно замедляется и при температуре меньше 15 С практически не происходит свертывания молока. Характер действия ферментов в первой фазе сильно влияет на потребность в ионах кальция во второй. Например, добавление в молоко кальция мало эффективно при использовании химозина и оказывает существенное влияние при использовании говяжьего пепсина [106].
Третья фаза - это фаза активности ферментов, которые не задействова-. ны в первой и второй фазах, но оказывающих большой вклад в процесс созревания сыра. При этом проявляется протеолитическое действие ферментов на казеин. Следует отметить, что гидролиз зависит не только от специфичности протеаз, но также и от субстрата, причем a si-казеин более чувствителен к их действию, чем (3-казеин. Эта реакция неспецифического протеолиза важна с точки зрения получения необходимой консистенции и вкуса сыра, ее ход легко контролируется по степени изменения небелкового азота.
Ферменты, свертывающие молоко, получают из животного или растительного сырья, а также путем микробного синтеза. Традиционно в сыроделии используется сычужный фермент, полученный их четвертого отдела желудка жвачного животного или сычуга телят [153].
Химозин (реннин) представляет собой галопротеид с молекулярной массой около 30000 Да. Уровень протеолитической активности химозина зависит от факторов среды, в первую очередь, от рН и температуры. В присутствии нативного казеина оптимум активной кислотности составляет около 4,0 ед. рН, а в щелочной среде, начиная с рН 7,5 свертывание молока прекращается. Оптимальная температура для химозина - 39-41 С [102,113].
Говяжий пепсин синтезируется в четвертом отделе желудка коровы. Низкое содержание пепсина бывает у «грудных» телят, высокое - у более взрослых животных. Говяжий пепсин является очень кислой протеиназой с оптимумом действия рН 2,0 [106,142].
Сычужный фермент обладает ограниченной протеолитической активностью и расщепляет казеин с образованием пептидов с высокой молекулярной массой (более 16000 Да). Количество пептидов с низкой молекулярной массой (менее 3000 Да), высвобождающихся под действием сычужного фермента, относительно невелико и составляет менее 5 % общего азота.
Пепсины обладают более высокой протеолитической активностью, они расщепляют казеин на более мелкие пептиды. Растворимые пептиды теряются с сывороткой, в результате чего уменьшается выход сыра. Расщепление слишком многих связей во время свертывания также сокращают выход сыра, так как структура сгустка получается рыхлой и таким образом жир и большие пептиды хуже удерживаются [53,110,129].
Высокая протеолитическая активность позволяет ускорить процесс созревания сыра. Вторичный протеолиз, происходящий под действием моло-косвертывающих ферментов, влияет на вкус сыра несколькими путями. Так, некоторые пептиды, образующиеся в результате этого протеолиза имеют низкую молекулярную массу, и большинство из них непосредственно не влияют на вкус сыра. Однако часть из них имеет горький вкус, и поэтому применение молокосвертывающих ферментов с высокой протеолитической активностью может вызвать появление горечи. Крупные пептиды являются субстатами для протеиназ и пептидаз микрофлоры закваски, под действием которых в сырах образуются вкусовые и ароматические соединения [16,73,106].
Следует отметить, что протеолиз - четко сбаллансированный процесс, состоящий из совместного воздействия остаточного молокосвертывающего фермента, природной протеиназы молока и протеиназ и пептидаз молочнокислых бактерий. Виссер С. [28] отмечает, что внутриклеточные пептидазы
14 некоторых молочнокислых бактерий способны расщеплять горькие пептиды,
образующиеся во время созревания сыра после свертывания молока сычужным ферментом. Поэтому, кроме выбора того или иного молокосвертываю-щего препарата, должна быть правильно подобрана микрофлора закваски.
Из животных протеаз наиболее пригодным считается говяжий пепсин, так как большая часть используемых препаратов сычужного фермента содержит от 25 до 75 % говяжьего пепсина. Свиной пепсин не нашел широкого применения в связи с его нестабильностью при рН>6,6. Куриный пепсин широко используется в Израиле и, частично, в России (в различных смесевых композициях). Несмотря на высокую протеолитическую активность, по мнению специалистов, куриный пепсин по специфичности атаки казеина близок к сычужному ферменту, поэтому двух- и трех-компонентные композиции на основе куриного пепсина рекомендованы для производства сыров с низкой температурой второго нагревания, мягких сыров, сыров с укороченным сроком созревания [53,132,144, 161].
В Алтайском филиале ВНИИМС был разработан молокосвертываю-щий препарат «Алтазим», представляющий собой смесь сычужного фермента, говяжьего и куриного пепсинов в определенном соотношении. Исследования, проведенные в СибНИИ сыроделия [17], показывают, что по уровню протеолиза и по динамике его развития во времени, препарат «Алтазим» выгодно отличается от аналогичных препаратов: через 120 мин ферментации прекращаются процессы неспецифичного протеолиза. В этой связи именно этот молокосвертывающий препарат был выбран для создания технологии полутвердого сыра с ускоренным сроком созревания.
Известно огромное количество молокосвертывающих препаратов растительного происхождения, получаемых путем экстракции. В большинстве случаев эти ферменты отличаются высокой протеолитической активностью и низкой специфичностью активного центра.
Заменители сычужного фермента, полученные путем микробного синтеза, широко используются в США. Производство этих препаратов основано
15 на использовании представителей трех родов микроскопических грибов: Еп-
dothia parasitica, Mucor pusillus и Mucor mithei. Наряду с высокой свертывающей активностью, такие препараты имеют высокую протеолитическую активность. Избыток протеаз разрыхляет сгусток и образует пептиды, придающие сырам в процессе созревания горький вкус [142,159].
Гены прохимозина были клонированы в клетки пищевых дрожжей, после чего появилась возможность продуцировать рекомбинантный химозин в коммерческих количествах. Исследования показали, что рекомбинантный химозин позволяет получать сыры, идентичные по интенсивности и типу протеолиза, консистенции, процессам созревания и качеству сырам, выработанным с применением натурального сычужного фермента. Однако ряд стран отказались от использования таких проектов (ФРГ, Норвегия, Новая Зеландия), большую осторожность проявляет Россия [116,156,158].
1.2.2 Молочнокислые закваски
Молочнокислые закваски представляют собой препараты, состоящие из определенных пропорций чистых культур различных молочнокислых бактерий, рост которых в молоке обеспечивает выполнение следующих основных функций [102, 140]:
а) снижение рН среды путем сбраживания лактозы в молочную кисло
ту. Этот процесс повышения кислотности выступает как фактор свертывания
молока и синерезиса сгустка;
б) формирование органолептических свойств сыра путем выделения
ферментных систем, принимающих прямое и косвенное участие в основных
процессах, происходящих во время созревания.
Протеолиз в сыре происходит, в основном, под действием нативных протеаз молока, коагулирующих энзимов, микробных протеаз закваски, протеаз остаточной микрофлоры и микрофлоры попадающей в молоко при вторичном обсеменении [16, 28, 35, 127].
16 Исходные молочные протеазы по специфичности сходны с пепсином,
гидролизуют как а- так и (3-казеины. Инактивируются нативные протеазы
молока высокой кислотностью сыра, также они не оказывают существенного
влияния на процесс протеолиза при низкотемпературном хранении молока.
Молокосвертывающие препараты осуществляют неспецифичный про-теолиз, который проявляется, в основном, в отщеплении (Xsi -казеина от as -фракции. Продуктами протеолиза являются относительно крупные пептиды. В кислых значениях рН протеолитическое действие пепсинов усиливается [124,125,128].
Микробные протеазы в сыре появляются из молочнокислых бактерий закваски или (при несоблюдении санитарных правил) - от бактерий посторонней микрофлоры. Протеазы молочнокислых бактерий, в основном, участвуют в гидролизе пептидов [16,94,162,165].
Учитывая то, что активность и направленность действия различных протеаз, участвующих в созревании сыра, зависят, главным образом, от активной кислотности среды, интенсивность молочнокислого процесса при выработке сыра и величина рН после прессования (или самопрессования) являются основными регуляторами направленности протеолиза в сыре.
Гидролиз белков молока молочнокислыми бактериями осуществляется с помощью внеклеточных и внутриклеточных протеаз. В 1967 г. из клеток Lactococcus lactis subsp. lactis были выделены два фермента, обладавших про-теиназной активностью [46]. Один из них связан с клеточной мембраной, другой - с цитоплазмой. Молочнокислые бактерии играют ведущую роль в протеолитическом расщеплении белков в процессе созревания сыров. Показано, что в 1 г сырной массы содержится до 10 клеток молочнокислых бактерий, при автолизе которых в процессе созревания сыра выделяются внутриклеточные протеазы с активностью 0,022 оптических единиц (Е28о нм). Активность реннина при этом равна 0,08 опт. ед.).
При действии на белки молока протеаз молокосвертывющих ферментов и молочнокислых бактерий происходят изменения состояния и состава
многих азотсодержащих компонентов молока и сырной массы (казеина, растворимых белков, протеозо-пептонов, пептидов и аминокислот), при этом характер и интенсивность изменений зависят от групповых, видовых, штам-мовых особенностей культур, продолжительности их развития, типа субстрата и др. факторов [97]. Выбору культур микроорганизмов, входящих в состав закваски, с учетом их протеолитической активности были посвящены многочисленные исследования, практической реализацией которых явилось улучшение существующих заквасок и создание новых [11,14,15,20,32-34,96,98-101].
В настоящее время для сыров с низкой температурой второго нагревания в России широко применяются бактериальные закваски и концентраты на основе мезофильных лактококков: БК-Углич 4, БК-Углич-5А, Биоанти-бут, БЗ-ТС и др. БК-Углич-5А представляет собой концентрат лактококков видов L. lactis subsp. lactis, L. lactis subsp. diacetilactis, лейконостоков Leuco-nostoc mesenteroides subs, cremoris и мезофильных молочнокислых палочек Lactobacillus plantarum. Для сыров с высокой температурой второго нагревания применяют препарат ТМБ-У, представляющий собой смесь концентратов термофильных молочнокислых палочек - Lactobacillus helveticus, Lactobacillus lactis и термофильных молочнокислых стрептококков Streptococcus sali-varius subsp. thermophilus [24,32,33,107,108].
Гудков A.B. отмечает, что молочнокислые бактерии ингибируют рост посторонней микрофлоры в сырах [37]. Неспецифический антагонизм молочнокислых бактерий обуловлен синергетическим действием рН, органических кислот, анаэробных условий и конкуренцией за лактозу. Чем энергичнее размножаются молочнокислые бактерии, тем быстрее будет сброжена лактоза, необходимая для развития посторонней микрофлоры (шигеллы, сальмонеллы, стафилококи) и тем быстрее будет связан кислород, что сделает невозможным развитие облигатных аэробов. Нормальное нарастание активной кислотности и минимальное заражение исходной смеси посторонней микрофлорой - главные условия предотвращения микробиальной порчи сыров.
Сыры с высоким уровнем молочнокислого брожения в России производятся с применением мезофильных культур [117,118,120]. Кнез В. указывает [48], что для производства сыра с чеддеризацией сырной массы в Чехии используют закваски с добавлением термофильных культур, используемых при выработке сливочного масла. В Болгарии и Италии при выработке сыров типа моццарелла и качкавал испотльзуют мезофильные закваски с добавлением термофильных культур (как кокков, так и палочек) или закваски термофильных кокков и палочек. При этом точных сведений о качественном и количественном составе заквасок в литературе не приводится.
С микробиологической точки зрения стремление ускорить процесс производства сыра путем повышения температуры сквашивания и применения термофильного стрептококка представляет определенный интерес. Повышенная температура свертывания (37-40С) является оптимальной для работы молосвертывающего фермента, поэтому сокращается скорость образования сгустка и усиливается выделение сыворотки [103].
Оптимальная температура развития мезофильных лактококков - (25-30)С, предельная - 36С, термофильного стрептококка - (40-45)С и 54С соответственно. При использовании композиционных смесей заквасок температурные режимы сквашивания выбираются так, чтобы могли развиться как термофильные, так и мезофильные стрептококки - 37±2С. [22,23,50] Поскольку темп размножения клеток термофильных стрептококков значительно выше, чем мезофильных, то компоненты закваски рекомендуется культивировать отдельно [103].
Цель введения термофильного стрептококка - ускорить интенсивность молочнокислого брожения. Термофильный стрептококк в своем развитии опережает мезофильных лактококков, быстро размножается, расщепляя лактозу на глюкозу и галактозу и метаболизируя глюкозу [49,51]. Применение термофильного стрептококка позволяет ускорить процесс нарастания активной кислотности и на более ранней стадии технологического процесса (на этапе самопрессования) добиться высоких значений общего количества мик-
19 роорганизмов.
Рост микроорганизмов продолжается до исчерпания питательного субстрата (лактозы), таким образом накапливается значительное количество биомассы. После автолиза клеток выделяется большое количество протеоли-тических и липолитических ферментов [16, 47].
Использовать заквасочные культуры, состоящие исключительно из термофильного стрептококка нецелесообразно не только с технологической точки зрения, но и по микробиологическим характеристикам. Во-первых, термофильный стрептококк усваивает только глюкозу, остающаяся галактоза должна быть усвоена другими микроорганизмами, и, если этого не делает за-квасочная микрофлора, то будет развиваться посторонняя. Во-вторых, чистые культуры термофильного стрептококка легко подавляются хлоридом натрия, незначительными количествами антибиотиков, чувствительны к воздействию фагов [51,70].
Галактозу усваивают мезофильные лактококки, и, так как им не нужно тратить энергию на расщепление лактозы, то генерация клеток при использовании композиционной закваски будет происходить быстрее, чем при использовании закваски мезофильных лактококков [32,33, 59]. Таким образом, за счет применения композиционной закваски интенсифицируется процесс молочнокислого брожения.
1.3 Производство сыров с высоким уровнем молочнокислого брожения
1.3.1 Ранжирование сыров с высоким уровнем молочнокислого брожения
Сыры с высоким уровнем молочнокислого брожения (активная кислотность сырной массы после прессования - от 4,8 до 5,3 ед.рН) по классификации А.В. Гудкова [58], делятся на два подкласса: с чеддеризацией и без чед-деризации сырной массы. Ко второму подклассу относятся полутвердые сы-
20 ры, созревающие при участии микрофлоры поверхностной слизи и мезо-
фильных молочнокислых бактерий. Содержание влаги в готовых сырах от 44 до 46 %. Формуются наливом, вырабатываются с использованием самопрессования. Вкус - острый аммиачный; рисунок - угловатые, неправильной формы глазки.
Сыры с чеддеризацией сырной массы подразделяются на три группы:
а) прессуемые сыры с чеддеризацией сырной массы до формования. В
эту группу входят твердые и полутвердые сыры. Представителем является
сыр «Чеддер» и его разновидности («Честер», «Чевил» и др.). Вырабатывают
их главным образом в США, Англии, Австралии, Канаде, Новой Зеландии,
где их удельный вес составляет 80-85 % от всего объема производимых сы
ров. В России к сырам этой группы относятся «Российский», «Витязь», «Но
восибирский», «Новороссийский» и др. [13,58,83,118].
б) самопрессующиеся сыры с чеддеризацией сырной массы до формо
вания и последующим ее плавлением, так называемые сыры «Паста филата».
К этой группе относятся твердые, полутвердые и мягкие сыры. Традицион
ными производителями этого вида сыров являются: Болгария («Качкавал» и
его разновидности: «Витоша», «Венеция», «Рила», «Рициария» и др.) и Ита
лия («Фиор ди лятте», «Пекорино», «Качиокавало», «Моцарелла» и др)., где
их удельный вес составляет 70-75 % от всего объема производимых сыров.
Крупными производителями являются также Греция -сыр «Касери», Турция
- «Кашер», Румыния - «Далиа», Венгрия - «Хайду» и большинство арабских
стран - Ливан, Сирия, Иордания, Иран, Ирак и др. - сыры «Халуми», «Шу-
пел», «Джедел» и др. В России представителями этой группы являются сыры
«Сулугуни», «Кавказский», «Арман», «Чечил» и др [25,27,38,39].
в) Самопрессующиеся сыры с чеддеризацией после формования, так
называемые сыры с «пареным тестом». В эту группу входят полутвердые и
мягкие сыры. Их производят в ряде европейских стран. В Италии и Германии
- «Бель Пэз», в Чехии - «Злато», в России «ближайший родственник» таких
сыров - сыр «Дорожный», созревающий с участием микрофлоры сырной
21 слизи [48,64,74].
Сыры этих трех групп имеют ряд существенных технологических и товароведных отличий, но их объединяет одна общая черта - процесс чеддери-зации сырной массы.
1.3.2 Технологические особенности производства сыров с высоким уровнем молочнокислого брожения
В производстве сыров с высоким уровнем молочнокислого брожения основной задачей является направленное регулирование процесса молочнокислого брожения, что позволяет получать стандартный сыр стабильного качества, имеющий высокие органолептические показатели. На практике контроль уровня молочнокислого брожения осуществляют по показателям активной кислотности [16].
Регулирование рН сыра осуществляется с помощью целого ряда параметров [102]:
а) типа, дозы, активности молочнокислых заквасок;
б) количества сыворотки, остающейся в сыре после формования, и ус
ловий возможной «промывки» сырного зерна перед формованием;
в) оптимальных и предельных температур для используемых заквасок
на стадиях выработки и созревания.
При производстве сыров с высоким уровнем молочнокислого брожения сначала получают сгусток с выраженными сычужными свойствами, а затем подвергают его интенсивному молочнокислому брожению, в результате чего сырная масса становится эластичной, приобретает способность вытягиваться при плавлении [102].
Для регулирования процесса молочнокислого брожения важна степень созревания молока. Использование незрелого молока нецелесообразно, поскольку активность сычужного фермента зависит от наличия в молоке растворимых солей кальция: при их пониженном содержании активность фер-
22 мента снижается. При использовании молока повышенной зрелости происходит усиление его кислотных свойств, вследствие чего активизируется процесс деминерализации на стадии обработки зерна: полученный сгусток становится более мягким, нежным, увеличивается отход жира в сыворотку, а повышенное содержание влаги приводит к получению сыра с излишней кислотностью. В этой связи переносить чеддеризацию на стадию созревания молока не рекомендуется [39,63,75,102].
Сгусток считается тем более сычужным, чем выше его плотность. В отличии от дисперсной белковой структуры, характерной для кислотного, сычужному сгустку соответствует более открытая микроскопическая структура (состоящая из более или менее крупных ячеек), белковая сетка имеет более высокую степень минерализации, белковые частицы отличаются более высокой плотностью. Поэтому после выделения сыворотки и сближения частиц между собой сычужный сгусток будет иметь меньшую пористость (пористость - это объем пространства внутри белковой сетки, наполненный сывороткой) и в микроскопическом плане - большую связность [148, 150].
Первоначально, в теории сыроделия считалось, что открытие пористости сгустка происходит вследствие его деминерализации, при этом происходит снижение связности сгустка [155]. Затем было добавлено уточнение о том, что сычужные свойства сгустка могут усиливаться в процессе выделения сыворотки, когда одновременно с опорожнением и сокращением сывороточных вакуолей происходит сближение частиц параказеина. При этом повышается прочность сгустка. Таким образом, изменения прочности и проницаемости необязательно должны проходить в противоположных направлениях. В случае преобладания процесса снижения пористости над процессом деминерализации происходит усиление сычужных свойств сгустка [150].
Свойства сгустка определяют факторы, ответственные за свертывание молока (молокосвертывающий фермент, молочная кислота, образующаяся в процессе жизнедеятельности микрофлоры закваски). Но при этом сычужные свойства геля не являются пропорциональными ферментативной активности
23 молокосвертывающего препарата [135, 152].
Сычужно-кислотные изменения сгустка зависят от процесса снижения активной кислотности сыворотки в сырной массе и процессов синерезиса. Развитие заквасочной микрофлоры обуславливает снижение рН, при этом создаются оптимальные условия для работы фермента, сычужное свертывание происходит быстро, нормально проходит процесс синерезиса сгустка. Если процесс нарастания кислотности будет опережать синеретические процессы, то сгусток будет иметь кислотный характер [36,145, 149].
Температура и кислотность оказывают совместное действие на всех стадиях выработки сыра. Причем, температура оказывает доминирующее воздействие с момента свертывания и до конца выделения сыворотки в сыродельной ванне, тогда как кислотность играет важнейшую роль после формования. Повышение температуры (до 38-40С) ведет к усилению выделения сыворотки, способствуя процессам, протекающим под действием молокосвертывающего фермента, ускоряя установление связей, повышая активность процесса молочнокислого брожения (при использовании термофильной микрофлоры) [163, 154].
В настоящее время управлять процессом свертывания молока в условиях промышленных технологий удается достаточно хорошо [164]. Процесс выделения сыворотки контролировать намного сложнее, поскольку он зависит от большого количества изменяющихся качественных показателей молока.
Операции разрезки сгустка, постановки и обработки зерна проводят таким образом, чтобы получить сырное зерно требуемой влажности и рН. Определяющее значение для прочности, упругости и пластичности сырного зерна имеет момент проведения разрезки сгустка. В зависимости от времени свертывания выбирается скорость разрезки сгустка и размер сырного зерна. Чем суше должно быть зерно в конце обработки и чем выше степень его минерализации, тем интенсивнее должна быть механическая обработка, включающая в себя разрезку сгустка, вымешивание зерна, формование сырной
массы, переворачивание и прессование головок сыра. Скорость удаления сыворотки, опережающая скорость нарастания кислотности сырной массы способствует усилению сычужных свойств сгустка. Последнее обеспечивается также быстрым удалением сыворотки [76,151,117].
При выработке сыров с чеддеризацией снижение пористости сырной массы не должно быть чрезмерно выраженным в тот момент, когда тесто приобретает свойственную ему пластичность и тягучесть. Скорость нарастания кислотности не должна быть слишком высокой, чтобы не придавать сгустку чрезмерно выраженных кислотных свойств - эта опасность существует в силу сознательно сохраняемого высокого уровня молочнокислого брожения [102, 136].
Роль выделения сыворотки из сгустка не ограничивается доведением содержания влаги в сырной массе до определенного значения с тем, чтобы полученный сыр отвечал требованиям нормативной документации. Выделение сыворотки позволяет также регулировать уровень минерализации сгустка и степень удаления молочного сахара. Молочный сахар является субстратом для развития молочнокислой микрофлоры и определяет уровень кислотности сырной массы. Кислотность обуславливает деминерализацию сырной массы и влияет на процесс созревания сыра. Скорость и полнота выделения сыворотки зависят от типа свертывания, степени активности процесса молочнокислого брожения и некоторых других факторов [38,139].
Средством, сдерживающим нарастание кислотности, может считаться промывка сырного зерна. Замена пастеризованной водой 10-50 % сыворотки позволяет регулировать содержание лактозы в сырном сгустке и сыворотке .
В процессе формования сырной массы пористость значительно снижается, все твердые частицы сближаются между собой, а способ их «склеивания» друг с другом определяет структуру сырного теста. Помимо внутренней микроскопической структуры зерен, важную роль играют их способность к агломерации, а также распределение зерна по размерам и их форма [146,147].
Дренаж сыворотки связан с поверхностными характеристиками зерна,
с используемым оборудованием и формой изготовляемого сыра и оказывает сильное влияние на консистенцию сырного теста. Сычужно-кислотные изменения сырного теста на этапе формования и прессования зависят от процесса нарастания кислотности сырного теста и от количества выделяющейся выворотки. Контроль этих параметров можно осуществлять как в процессе формования, так и после него [143].
По окончании формования (либо прессования) сырной массы создаются температурно-влажностные условия, оптимальные для развития заквасоч-ной микрофлоры и идет интенсивный молочнокислый процесс (чеддериза-ция). Интенсивное сбраживание молочного сахара способствует накоплению значительного количества молочной кислоты, играющей важную роль в создании специфических органолептических свойств сыра. Под действием молочной кислоты происходит деминерализация параказеинаткальцийфосфат-ного комплекса. В результате чеддеризации консистенция готовой сырной массы становится слоисто-волокнистой, а при нагревании ее в воде температурой 95-98С она приобретает способность вытягиваться в длинные тонкие нити [65,66,67].
В период чеддеризации в сырной массе накапливается большой объем микрофлоры. Например, для сыра «Арман» при содержании в смеси перед свертыванием 50-100 млн. бактерий в 1 мл, к началу чеддеризации объем микрофлоры увеличивается в 4-5 раз и составляет 200-400 млн. в 1 г, а к концу чеддеризации достигает 1,2-2,8 млрд. в 1 г сыра. После исчерпания субстрата происходит автолиз микрофлоры, при этом высвобождается большое количество внутриклеточных ферментов. Снижение уровня активной кислотности стимулирует протеолитическую активность остаточных ферментов молокосвертывающего препарата. Таким образом, уже на стадии чеддеризации накапливаются продукты гидролиза белков и отчасти жиров. Поэтому сыры с высоким уровнем молочнокислого брожения имеют ускоренные сроки созревания [40,41,68,165].
26 1.3.3 Особенности технологии прессуемых сыров с чеддеризацией
сырной массы до формования
Технология производства сыра чеддер наиболее изучена и стандартизована. Четкий контроль параметров на каждом технологическом этапе позволяет получать сыры стабильного качества. Процесс их производства достаточно длителен, трудоемок, требует использования специального технологического оборудования [26,109,118,133].
Технологический процесс осуществляется в следующей последовательности:
приемка молока, контроль качества, сортировка и подготовка к сычужному свертыванию;
сычужное свертывание молока, обработка сгустка и сырного зерна;
чеддеризация сырной массы
формование сырной массы;
прессование сыра;
посолка сыра;
созревание сыра;
упаковывание и реализация сыра.
Традиционно используемая бактериальная закваска состоит из молочнокислых лактококков с добавлением L. plantarum, вносится в количестве 1,5-2,0% - для чеддера; 0,7-1,2 % - для российского сыра [7,10]. Предложено также для сыра типа чеддер использовать закваску мезофильных лактококков с добавлением термофильных культур L. casei, L. bulgaricus, L. helveticus [8], или с добавлением термофильного стрептококка в соотношении 1:1 [5].
Титруемая кислотность перед свертыванием: для чеддера - 20-22 Т для российского сыра- 19-20 Т. В технологии используется второе нагревание -температура (40±2 С) [118].
Процесс чеддеризации сырной массы в блоках (до ее посолки) регулируют путем поддержания высоких температур сырной массы (30-35С) и
производственных помещений (28-30С) при проведении чеддеризации, формовании и прессовании сыра. В процессе чеддеризации создаются оптимальные условия для интенсивного развития молочнокислого процесса. рН сырной массы в течение 1,5-2 ч достигает 5,2-5,3. Содержание влаги к концу чеддеризации снижается до 42-43 %, в сыре после прессования - до 39-40 %, в зрелом продукте - до 38-39 %.
Образовавшийся в аппарате формования пласт толщиной 25-30 см выдерживают под слоем сыворотки в течение 30-40 мин. По достижении уровня титруемой кислотности (26-27Т) выделяемой из пласта сыворотки, ее удаляют. Далее сырный пласт подпрессовывается и разрезается на блоки. Блоки укладывают в 2-4 ряда и подвергают чеддеризации при температуре 30-35С, переворачивание блоков осуществляют 4-6 раз через каждые 15-20 мин.
При выработке чеддера, созревающего в блоках, сырную массу режут на кусочки, размеры которых в сечении 1,5-2 см при длине 3-4 см. В измельченную массу вносят поваренную соль (2,5-3,5 %) и выдерживают 25-30 мин в целях растворения соли и лучшего просаливания. Просоленная сырная масса формуется и прессуется [26,118].
Частичную посолку российского сыра проводят в конце обсушки сырного зерна из расчета 0,3-0,5 кг соли на 100 кг молока. Удаляют 60-70 % сыворотки, а к оставшейся сырной массе добавляют концентрированный рассол. Посоленное зерно выдерживается при вымешивании в течение 25-30 мин, затем формуется, самопрессуется в течение 50-60 мин и подвергается прессованию.
После посолки сыры обсушиваются при температуре 10-12 С и относительной влажности воздуха 70-75 %: чеддер -2-3 ч; российский - 8-10 сут.
Чеддер созревает 90 сут при относительной влажности воздуха 70-80 % (30-45 сут при температуре 10-14 С и 45-60 сут - при 8-10 С), активная кислотность зрелого сыра 5,3-5,4 ед.рН.
Российский сыр созревает 60 сут при относительной влажности воздуха 75-80 % (25-30 сут при температуре 12-14 С и 25-30 сут - при 10-12С),
активная кислотность зрелого сыра составляет 5,25-5,35 ед.рН [26,118].
1.3.4 Особенности технологии самопрессующихся сыров с чеддеризацией сырной массы до формования и последующим ее плавлением
Технология производства таких сыров имеет ряд существенных преимуществ: выработка сыров данной группы в меньшей степени зависит от сезонных колебаний качества молока; они не имеют распространенных пороков, связанных с посторонним брожением, стойки в хранении; в процессе их производства отсутствует трудоемкая операция прессования, технология легко поддается механизации. К недостаткам следует отнести большие потери жира при обработке сырного зерна и плавлении сырной массы, склонность готового продукта к деформации, вследствие чего сыры требуют более бережного отношения при хранении и транспортировании [9,65,67].
Технологический процесс осуществляется в следующей последовательности [118]:
приемка молока, контроль качества, сортировка и подготовка к сычужному свертыванию;
сычужное свертывание молока, обработка сгустка и сырного зерна;
чеддеризация сырной массы;
плавление сырной массы;
формование сыра;
посолка сыра;
(созревание сыра);
упаковывание и реализация сыра.
Важной стадией является обработка сгустка и сырного зерна, так как зерно в процессе обработки не должно потерять клейкости, но должно быть достаточно хорошо обсушено, так как массовая доля влаги и уровень активной кислотности являются взаимозависимыми характеристиками. В зависи-
29 мости от вида применяемой закваски в процессе обработки проводят второе
нагревание (температура второго нагревания колеблется от 33 до 42 С)
[39,68,88,89,117,118].
Полученное зерно подпрессовывают и осуществляют чеддеризацию сырной массы (иногда этот процесс проводят под слоем сыворотки). Процесс чеддеризации сырной массы при 30-35С продолжается 5-7 ч, при 20-25 С-10-12ч.В конце чеддеризации кислотность сыворотки в пласте достигает 70-80Т, кислотность сырной массы -150-160Т или 5,1-5,4 ед.рН. Показателем окончания процесса чеддеризации является также проба на плавление: к сырной массе прикладывают раскаленный шпатель и отводят его. При этом тесто должно расплавиться и вытянуться в нити длиной не менее 7-8 см. Пробу на плавление проводят также следующим образом: кусок сырной массы опускают на 1-2 мин в горячую воду (90С). Тесто должно хорошо слипаться и тянуться, при механической обработке принимать задаваемую форму [38,39].
Готовое тесто плавят в воде [117], рассоле [4], подсырной сыворотке [39], либо применяют сухое плавление, иногда совмещенное с посолкой. После плавления сыр вытягивают в нити, формуют в виде соломки, кубиков, рулетов и т. п. [85,86,87,102] или формуют в виде головок сыра [39,118], иногда применяя прессование [48, 66].
Анализ литературы показывает, что интенсификация и рационализация данной технологи ведется следующими способами: 1)подбор новых заквасок, чаще всего - с использованием термофильной микрофлоры; 2) использование молока повышенной зрелости; 3) совмещение стадий плавления и посолки сыра; 4) применение сухого плавления, исключающего переход белково-липидных фракций сыра в рассол.
В России при выработке сыров данной группы в качестве закваски традиционно применялись закваски молочнокислых молочнокислых и арома-тобразующих лактококков. Имеются сведения об использовании в составе заквасок молочнокислых палочек [43], заквасок мезофильных лактококков с
добавлением термофильного стрептококка и болгарской палочки в соотношении 1,5:1:0,1 [93] или с добавлением ацидофильной палочки в соотношении 1:1 [92], или с добавлением Streptococcus thermophilus и Streptococcus acetoinicus в соотношении 2:1:2 [6]. Имеются сведения об использовании закваски, состоящей из термофильных культур стрептококков и палочек [67,71,104].
Многочисленные работы посвящены исследованию степени активизации закваски перед внесением молокосвертывающего препарата [1,2,5,29,91]. При этом параметр титруемой кислотности неодинакова и колеблется в широких пределах: от 23 до 35 Т. Таким образом обеспечивается частичное перенесение процесса чеддеризации на стадию активизации закваски, что сокращает продолжительности чеддеризации в пласте (до 30 мин). К недостаткам такого процесса следует отнести усиление деминерализации сгустка и повышение потерь сырной массы при плавлении.
1.3.5 Особенности технологии самопрессующихся сыров с чеддеризацией после формования
Большинство сыров с высоким уровнем молочнокислого брожения подвергаются чеддеризации в пласте, то есть до формования. Для так называемых «пареных» сыров характерно проведение чеддеризации на стадии самопрессования, после формования сыра. Такое технологическое решение позволяет получать сыр без включения в производственный цикл трудоемкой стадии прессования. Поскольку характер выделения сыворотки и уплотнения сырной массы зависит от изменения активной кислотности, основной задачей в производстве сыров данной группы является направленное регулирование молочнокислого процесса [19,121].
Технологический процесс их производства осуществляется в следующей последовательности [64]:
приемка молока, контроль качества, сортировка и подготовка к сычужному свертыванию;
сычужное свертывание молока, обработка сгустка и сырного зерна;
формование и самопрессование сырной массы;
посолка сыра;
(созревание сыра);
упаковывание и реализация сыра.
При производстве сыра «Дорожный» вносится закваска, состоящая из мезофильных лактококков в количестве 0,3-0,5 %; для сыра «Злато» - закваска с добавлением термофильных культур (не указывается каких именно) в количестве 2-3 %. Свертывание проводят при температуре (40±1)С в течение 15-20 мин. После постановки и обработки зерна сырную массу формуют наливом. Заполненные формы выдерживают в термостатных условиях: при температуре от 37 до 42С и относительной влажности 100 %. В течение первого часа сыры переворачивают каждые 20 мин, затем - каждые 30-40 мин. На стадии самопрессования происходит интенсивное молочнокислое брожение (чеддеризация), в западной литературе этот процесс называется «пропаривание». Процесс самопресования продолжается от 1,5 до 5 ч. Контроль окончания процесса самопрессования осуществляется по титруемой кислотности выделяемой сыворотки, которая должна составлять 60-70 Т. После этого сыры охлаждают и солят в рассоле концентрацией (19±1) % и температурой (11±1)С. После посолки сыры обсушивают и подвергают созреванию. Дорожный сыр созревает при участии микрофлоры сырной слизи, продолжительность созревания составляет 35 суток [48,64,105].
Следует отметить, что в производстве сыров данной группы применяется повышенная температура свертывания: от 39 до 42С. В литературе имеются данные о применении температуры (43±3)С на стадиях свертывания смеси и вымешивания сырного зерна при производстве твердого сыра с последующим прессованием сырной массы, при этом закваска молочнокислых бактерий вносится в количестве 10 %. [3].
Повышенная температура свертывания (до 42С) является оптимальной для работы сычужного фермента [82, 102], ее применяют при необходимости сокращения продолжительности свертывания (за 15-20 минут).
В литературе имеется недостаточное количество сведений о сырах данной группы. Уточнения требуют вопросы о составе применяемых заквасок, способах управления процессом молочнокислого брожения, возможностях интенсификации процесса производства.
1.4 Обогащение вкусовой гаммы сыров с помощью натуральных вкусоароматических добавок
С целью расширения ассортимента выпускаемой продукции и обогащения вкусовой гаммы в настоящее время сыры выпускают с различными вкусоароматическими добавками.
Актуальность разработки продуктов с добавлением натурального сырья (функциональных продуктов) продиктована также необходимостью изменения структуры питания населения. В современных продуктах питания, прошедших жесткую технологическую обработку, практически полностью отсутствуют природные биологически активные вещества (витамины, минеральные вещества, фосфолипиды, фосфостериды и др.), что приводит к снижению защитных сил организма и развитию «болезней цивилизации», таких как высокое кровяное давление, атеросклероз, остеохондроз, ожирение, диабет, «синдром хронической усталости» и т.д. На фоне неблагоприятной экологической обстановки и низкого жизненного уровня (соответствнно, нехватки в рационах питания белков, витаминов, микроэлементов), обогащение продуктов натуральными растительными добавками становится все более неоходимым [18,42,80,119].
Сырье, используемое в качестве добавки для получения продуктов сложного сырьевого состава на молочной основе, должно отвечать следующим требованиям [42, 130]:
- балансировать все или отдельные компоненты молока в соответствии с
требованиями положений сбалансированного питания;
гарантировать гигиеническую безопасность получаемого продукта;
нивелировать неприятные оттенки вкуса и запаха;
обладать технологичностью при переработке;
обогащать продукт биологически активными веществами;
обеспечивать получение продукта с высокими органолептическими показателями.
Возрастает значение использования нетрадиционного сырья в изготовлении молочных продуктов и, в частности, сыров. К нетрадиционному сырью согласно классификации В.В. Бобылина, относят следующие его группы [21]:
плодово-ягодное сырье;
овощное сырье;
дикорастущие растения;
морские продукты;
продукты пчеловодства;
лечебно-профилактические обогатители;
зерновые, бобовые.
По каждой из перечисленных выше групп нетрадиционного сырья имеется литературно-патентная информация [18,30,31,52,69,84-86,90,112]. Вариаций внесения натуральных добавок очень много, их выбор зависит от ор-ганолептических показателей сыра, в который будет внесена добавка, но в первую очередь - от вкусовых запросов потребителя [157,160].
Введение натуральных вкусоароматических добавок в создаваемый новый вид полутвердого сыра преследовало цель расширения ассортимента и обогащения вкусовой гаммы сыров. Изучение улучшения пищевой и биологической ценности и обоснование создания функциональных продуктов с заданными свойствами не входили в задачу данной работы и требуют проведения дополнительных исследований.
1.5 Заключение по обзору и задачи исследований
Анализ мирового рынка сыров показал, что ведущие позиции занимают сыры с чеддеризацией сырной массы, как твердые, так и мягкие. Все большую популярность приобретают ингредиентные полутвердые сыры, широко распространенные в сфере ресторанов быстрого питания.
На российском рынке наблюдается увеличение потребления сыра, что связано в первую очередь с ростом благосостояния населения. Однако, рост продаж твердых сычужных сыров ограничен покупательской способностью населения, а рост продаж мягких и рассольных - вкусовыми привычками потребителей. Поэтому адекватным решением представляется внедрение и выпуск полутвердых сыров. Полутвердый сыр имеет органолептические показатели, приближенные к традиционным, характерным для крупных сыров, и в то же время, производится по упрощенной технологии, имеет более короткий срок созревания и больший выход готового продукта, что удешевляет его себестоимость.
Популярность технологий производства сыров с высоким уровнем молочнокислого брожения объясняется стабильным качеством готового продукта, высокими органолептическими показателями, укороченным сроком созревания за счет активной работы микрофлоры и накопления продуктов гидролиза белков и отчасти жиров уже на стадии чеддеризации [27]. Специалистами прогнозируется дальнейшее развитие технологии сыров с чеддеризацией и ускоренным созреванием за счет биологических активаторов развития микроорганизмов и внесения протеолитических ферментов [60,77,134].
В данной работе сокращение сроков созревания сыра достигается за счет использования в технологии высокого уровня молочнокислого брожения и применения молокосвертывающего препарата «Алтазим», представляющего собой смесь сычужного фермента, говяжьего и куриного пепсинов в соотношении (13:44:43).
35 Ассортимент сыров с чеддеризацией сырной массы после формования
не отличается разнообразием. Однако, данная технология является перспективной, особенно для российских условий производства. Возможность регулирования молочнокислого брожения на всех технологических этапах позволит получить полутвердый сыр стабильного качества, причем без использования стадии прессования. Создание вариабельной технологии позволит производить данный вид сыра на имеющемся у предприятий технологическом оборудовании, то есть для ее внедрения не потребуются дополнительные капитальные затраты.
Целью настоящей работы является разработка технологии полутвердого сыра с высоким уровнем молочнокислого брожения. Сыр должен иметь стабильное качество, высокие органолептические показатели, приближенные к твердым сырам, производиться по упрощенной технологии (за счет исключения стадии прессования), иметь сокращенные сроки созревания. Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
подобрать оптимальную заквасочную композицию, определить дозу ее внесения;
исследовать влияние степени активизации закваски на динамику процесса молочнокислого брожения;
подобрать режимы обработки сгустка и сырного зерна;
исследовать режимы самопрессования сырной массы;
обосновать выбор формы и размеров сыра, подобрать режимы его посолки;
изучить режимы созревания и хранения сыра;
исследовать варианты обогащения вкусовой гаммы сыра путем введения растительных добавок;
-разработать технологию производства и нормативную документацию на новый вид полутвердого сыра с высоким уровнем молочнокислого брожения; провести производственную проверку технологии.
Биологические препараты, используемые в сыроделии
Одним из важнейших элементов технологии производства натуральных сыров является преобразование смеси для выработки сыра в сгусток под действием молокосвертывающих ферментов. На характер образовавшегося сгустка, постановку и формирование сырного зерна, отделение сыворотки, потери белка и жира с сывороткой большое влияние, наряду с качеством молока, оказывают применяемые молокосвертывающие препараты и способы их использования [16].
Вторая функция молокосвертывающего препарата состоит в участии в процессе созревания сыра посредством разложения казеина. После коагуляции молока от 6 до 10 % молокосвертывающего фермента остается в сырной массе, поэтому его влияние на процесс протеолиза и формирование вкуса, текстуры и консистенции сыра весьма существенно [26, 129].
Сычужное свертывание молока под действием сычужного фермента (представляющего собой смесь химозина и пепсина) подразделяется на три фазы. Во время первичной (ферментативной) фазы происходит отщепление гликомакропептида от -казеина, в результате чего он утрачивает способность защищать коллоид. Как следствие этого, во вторичной (неферментативной) фазе происходит агрегация дестабилизированных мисцелл казеина, приводящая к коагуляции казеина. К третичной фазе относят отрезок времени, когда происходит формирование сычужного сгустка с отделением сыворотки и дальнейший процесс производства и созревания сыра. Процесс сычужного свертывания характеризуется плавными переходами между отдельными фазами, однако эти переходы не поддаются точному аналитическому определению [111].
Первая фаза сычужного свертывания заключается в гидролитическом расщеплении молекулы х-казеина на участке 105-106 по связи фенилаланин-метионин. В результате этой реакции получается нерастворимый компонент - параказеин и растворимый гликомакропептид. Реакция может протекать при 0С и для ее хода не требуется наличия в молоке ионизированного кальция. Результатом этой ферментативной реакции является устранение стабилизирующего влияния %-казеина на мицеллы казеина.
Вторая фаза свертывания носит не ферментативный характер. Свертывание молока происходит исключительно в присутствии ионов_кальция. При снижении температуры ниже оптимальной ход реакции сильно замедляется и при температуре меньше 15 С практически не происходит свертывания молока. Характер действия ферментов в первой фазе сильно влияет на потребность в ионах кальция во второй. Например, добавление в молоко кальция мало эффективно при использовании химозина и оказывает существенное влияние при использовании говяжьего пепсина [106].
Третья фаза - это фаза активности ферментов, которые не задействова-. ны в первой и второй фазах, но оказывающих большой вклад в процесс созревания сыра. При этом проявляется протеолитическое действие ферментов на казеин. Следует отметить, что гидролиз зависит не только от специфичности протеаз, но также и от субстрата, причем a si-казеин более чувствителен к их действию, чем (3-казеин. Эта реакция неспецифического протеолиза важна с точки зрения получения необходимой консистенции и вкуса сыра, ее ход легко контролируется по степени изменения небелкового азота.
Ферменты, свертывающие молоко, получают из животного или растительного сырья, а также путем микробного синтеза. Традиционно в сыроделии используется сычужный фермент, полученный их четвертого отдела желудка жвачного животного или сычуга телят [153].
Химозин (реннин) представляет собой галопротеид с молекулярной массой около 30000 Да. Уровень протеолитической активности химозина зависит от факторов среды, в первую очередь, от рН и температуры. В присутствии нативного казеина оптимум активной кислотности составляет около 4,0 ед. рН, а в щелочной среде, начиная с рН 7,5 свертывание молока прекращается. Оптимальная температура для химозина - 39-41 С [102,113].
Говяжий пепсин синтезируется в четвертом отделе желудка коровы. Низкое содержание пепсина бывает у «грудных» телят, высокое - у более взрослых животных. Говяжий пепсин является очень кислой протеиназой с оптимумом действия рН 2,0 [106,142].
Сычужный фермент обладает ограниченной протеолитической активностью и расщепляет казеин с образованием пептидов с высокой молекулярной массой (более 16000 Да). Количество пептидов с низкой молекулярной массой (менее 3000 Да), высвобождающихся под действием сычужного фермента, относительно невелико и составляет менее 5 % общего азота.
Пепсины обладают более высокой протеолитической активностью, они расщепляют казеин на более мелкие пептиды. Растворимые пептиды теряются с сывороткой, в результате чего уменьшается выход сыра. Расщепление слишком многих связей во время свертывания также сокращают выход сыра, так как структура сгустка получается рыхлой и таким образом жир и большие пептиды хуже удерживаются [53,110,129].
Высокая протеолитическая активность позволяет ускорить процесс созревания сыра. Вторичный протеолиз, происходящий под действием моло-косвертывающих ферментов, влияет на вкус сыра несколькими путями. Так, некоторые пептиды, образующиеся в результате этого протеолиза имеют низкую молекулярную массу, и большинство из них непосредственно не влияют на вкус сыра. Однако часть из них имеет горький вкус, и поэтому применение молокосвертывающих ферментов с высокой протеолитической активностью может вызвать появление горечи. Крупные пептиды являются субстатами для протеиназ и пептидаз микрофлоры закваски, под действием которых в сырах образуются вкусовые и ароматические соединения [16,73,106].
Методика проведения экспериментальных выработок сыра
Работа состояла из нескольких взаимосвязанных этапов исследований. - на первом этапе исследовано влияние заквасок на технологические характеристики выработки сыра. Подобрана оптимальная заквасочная композиция, ее видовой и количественный состав, определена доза внесения. - на втором этапе изучено влияние степени активизации закваски на технологические характеристики выработки сыра. Найдены оптимальные и граничные значения степени активизации закваски до свертывания. - на третьем этапе осуществлен подбор режимов механической обработки сгустка и сырного зерна. Посредством использования приемов раскисления сыворотки и частичной посолки в зерне установлены режимы управления процессом молочнокислого брожения и регулирования степени обезвоживания зерна. Найден оптимальный уровень частичной посолки в зерне. - на четвертом этапе изучены варианты режимов самопрессования сырной массы. Найдены параметры управления процессом самопрессования, позволяющие получать сыр с заданными значениями активной кислотности и массовой доли влаги. - на пятом этапе обоснован выбор формы и размеров сыра, изучены режимы посолки сыра в рассоле. - на шестом этапе изучены режимы созревания и хранения сыров. Сыры могут вырабатываться без созревания и с созреванием. Установлены сроки и режимы созревания и хранения сыров.
Полученные результаты обрабатывали методом регрессионного анализа, находя соответствующие математические зависимости, описывающие влияние изучаемых факторов на результирующие параметры. - на седьмом этапе исследованы варианты обогащения вкусовой гаммы сыра, подобраны совместимые по вкусу растительные добавки. Предложено ввести в сыр крупку кедрового ореха, найдена оптимальная доза ее внесения. - на заключительном этапе была разработана и утверждена нормативно техническая документация на производство полутвердого сыра «Светень» с высоким уровнем молочнокислого брожения. При выполнении работы использованы стандартные физико-химические, биохимические, химические, микробиологические и математические методы исследований. Физико-химические показатели в сыре определяли по стандартным методикам, представленным в таблице 2.1. Определение состава азотистых фракций белка при созревании сыров проводили по Инихову, Брио [44]. Общее количество бактерий определяли чашечным методом на гидролизованном молоке с агаром с инкубацией посевов при (37±1)С в течение 3 сут. Количество мезофильных лактококков определяли чашечным методом на гидролизованном молоке с агаром с инкубацией посевов при (32±1)С в течение 3 сут.
Количество термофильных стрептококков определяли чашечным методом на гидролизованном молоке с агаром с инкубацией посевов при (42±1)С в течение 3 сут. Определение количества бактерий группы кишечной палочки осуществляли согласно ГОСТ Р 50474-93. Выявление патогенной микрофлоры, а именно бактерий рода Salmonella осуществляли по ГОСТ Р 50480-93. Органолептические показатели зрелого полутвердого сыра определяли согласно ГОСТ 7616-85, свежего - по балловой шкале (приложение 1), методом закрытой дегустации. Математическую обработку результатов экспериментов осуществляли методами статистического (с помощью пакета программ «Статистика») и регрессионного анализа. При проведении первого этапа экспериментальных выработок полутвердого сыра были застабилизированы следующие параметры: - при проведении экспериментов использовалось цельное молоко, обеспечивающее получение готового сыра с содержанием массовой доли жира в сухом веществе не менее 50 %; - в качестве молокосвертывающего ферментного препарата использовался «Алтазим», представляющий собой смесь сычужного фермента, говяжьего и куриного пепсинов в соотношении 13:43:44. Ферментный препарат вносился в молоко из расчета 3,5 г/100 кг. технологический процесс, начиная от стадии внесения закваски и до окончания стадии самопрессования проводился при постоянной температуре (37±2С). Эксперименты проводились по следующей технологической схеме. Цельное молоко, с массовой долей жира, обеспечивающей получение готового сыра с содержанием массовой доли жира в сухом веществе не менее 50% пастеризовали при 68С с выдержкой 20-30 сек, охлаждали до рабочей температуры (37±2С), вносили заквасочную композицию, раствор хлористого кальция из расчета (20±5)г/100 кг молока, раствор ферментного молокосвер-тывающего препарата «Алтазим», из расчета 3,5 г/100 кг. После свертывания молока полученный сгусток разрезали на кубики с размером граней 1x1x1 см, вымешивали до готовности. Полученное зерно формовали наливом и помещали в бродильную камеру при 100 %-ной влажности до достижения значений активной кислотности выделяемой сыворотки 5,4-5,6 ед. рН. После этого сыр охлаждали в течение 40-60 минут и солили в стандартном рассоле с массовой долей поваренной соли 18-20 % при температуре 8-12С. Затем сыр обсушивали 2-3 сут при температуре 10±ГС и относительной влажности воздуха 90 %. При вариациях опытов, описанных в гл.З, неуказанные параметры выработок по умолчанию принимались с соответствии со значениями, приведенными выше.
Изучение влияния степени активизации заквасочной микрофлоры на технологические характеристики выработки сыра
Процесс активизации закваски является первым шагом в направленном регулировании молочнокислого брожения. На данном этапе работы было исследовано влияния степени активизации закваски на технологические характеристики выработки сыра.
Эксперимент проводился согласно технологическим параметрам, описанным в методике проведения исследований (п.2.3). В качестве заквасочной композиции использовалась смесь мезофильных лактококков и термофильного стрептококка в оптимальном соотношении 1:1, доза закваски составила 2,0 %. Активизацию заквасочной микрофлоры проводили до достижения следующих значений титруемой кислотности молока:
Технологические показатели выработки сыра оценивали по продолжительности технологических стадий (созревание молока, сычужное свертывание, разрезка сгустка, постановка и обработка сырного зерна, формование и самопрессование сырной массы), по динамике изменения активной кислотности сыворотки в процессе самопрессования, по характеру обработки сгустка, по физико-химическим показателям сыворотки и органолептическим показателям сыра.
На рис. 3.6 представлена динамика нарастания титруемой кислотности молока в процессе активизации закваски. Титруемая кислотность молока после внесения закваски составляла 16Т. Кислотность 18Т достигалась через 1 ч, 20Т - через 1,5 ч, 22 Т - через 1ч 45 мин, 24С- через 2 ч.
Зависимость продолжительности технологического процесса от степени активизации закваски представлена на рисунке 3.7. Из диаграммы видно, что при повышении степени активизации закваски сокращается продолжительность стадии сычужного свертывания: с 60 до 10 мин.; уменьшается продолжительность стадии самопрессования: с 6 ч до 40 мин. Общая продолжительность технологических стадий сократилась в два раза и составила: для варианта 1 - 8 ч 10 мин, для варианта 5 - 4 ч.
Исходя из данных, представленных на рис.3.7 можно предположить дальнейшее сокращение продолжительности технологических стадий по мере увеличения степени активизации закваски. Однако технологические характеристики определяются не только продолжительностью выработки сыра, главным критерием является возможность регулирования процесса молочнокислого брожения с тем, чтобы получить сыр гарантированного качества.
Опытным путем установлено, что для получения высококачественного сыра активная кислотность сырной массы в конце процесса самопрессования должна составлять от 5,6 до 5,4 ед. рН. Чем стабильнее диапазон времени Ат оптимальных значений активной кислотности сырной массы на стадии самопрессования, тем легче регулировать процесс молочнокислого брожения.
Динамика изменения активной кислотности сыворотки в процессе самопрессования в зависимости от степени активизации закваски показана на рис. 3.8. В варианте 5 активизация закваски продолжалась в течение 2 часов, что позволило сократить процессы сычужного свертывания до 10 минут и самопрессование до 40 минут. Однако, временной интервал (Ат), в котором активная кислотность сыра находилась в оптимальном диапазоне, составил всего 20 минут, то есть момент окончания самопрессования в таком процессе достаточно трудно установить. Кроме того, быстрое снижение рН, инициировало усиление протеолитической активности молокосвертывающих ферментов, в результате сырная масса не успела уплотниться. Повышенная массовая доля влаги в сырной массе обусловила ее перекисание. Сыр имел низкие органолептические показатели: несвязную, мажущую консистенцию, излишне кислый, резкий вкус (общий балл - 76).
С увеличением степени активизации закваски при сквашивании также следует отметить некоторое увеличение отхода сухих веществ в сыворотку (с 7,12 % в варианте 1 до 7,20 % в варианте 5), в том числе жира (с 0,95 % в варианте 1 до 1,05 % в варианте 5).
Исследование органолептических и физико-химических показателей сыра «Светень»
Сыр «Светень» - полутвердый сычужный сыр, вырабатываемый из коровьего пастеризованного молока, цельного или нормализованного по жиру, путем его коагуляции молокосвертывающим ферментом с последующей специальной обработкой сгустка и сырной массы. Характерной особенностью технологии производства сыра является высокий уровень молочнокислого брожения на стадии самопрессования. Сыр предназначен для непосредственного употребления в пищу. Сыр выпускается в реализацию с массовой долей жира в сухом веществе н.м. 50%, имеет форму низкого цилиндра. В зависимости от сроков созревания сыр вырабатывается: - свежий (без созревания); - зрелый (с созреванием 15 суток). В зависимости от применяемых вкусоароматических пищевых добавок свежий сыр выпускается в следующем ассортименте: сыр «Светень»; сыр «Светень» с тмином; с укропом; с перцем; с кориандром; с петрушкой; с базиликом; с сельдереем; с кедровым орехом или хлопьями; с арахисом; с фундуком; с грецким орехом. По физико-химическим показателям сыр должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 4.1. Сыр по форме, размерам и массе должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 4.3. Подобрана заквасочная композиция для производства сыра, состоящая из мезофильных лактококков и термофильного стрептококка в соотношении (1-1,5:1). Установлена оптимальная доза внесения закваски 1-3 %. 2 Исследовано влияние степени активизации заквасочной микрофлоры на технологические характеристики выработки сыра. Получены аналитические зависимости продолжительности технологических стадий от степени активизации закваски. Установлена оптимальная кислотность смеси перед свертыванием молококоагулирующим препаратом - (20=ь1)Т. 3 Установлены режимы раскисления сыворотки водой, уровнень частичной посолки в зерне, позволяющие получать сыр стандартной влажности и интенсифицировать процесс самопрессования. Оптимальный уровень частичной посолки составляет 300 г/100 кг. 4 Изучены режимы самопрессования сырной массы.
Получены аналитические зависимости влияния продолжительности и температуры самопрессования на активную кислотность и массовую долю влаги в сыре. Рекомендуемая температура самопрессования составляет 38±2С. 5 Проведено обоснование выбора формы и размеров сыра. Получены уравнения регрессии, выражающие изменения массовых долей влаги и поваренной соли в сыре в зависимости от размера сыра и продолжительности посолки в рассоле. Установлено, что для малых головок сыра продолжительность посолки составляет 3-4 часа, для больших - 5-6,5 ч. Исследована динамика изменения микробиологических, физико-химических и биохимических показателей сыра в процессе созревания и хранения. Предложено вырабатывать сыр с градацией по срокам созревания: свежий (без созревания) и зрелый (с 15-ти суточным созреванием).
Подобраны оптимальные режимы созревания (температура 10±2С, относительная влажность 90±2 %) и хранения сыра (температура 4-7С, относительная влажность 80±5 %). Обоснованы сроки годности свежего и зрелого сыра в зависимости от вида упаковочного материала. 7 Разработана методика оценки органолептических показателей свежего и зрелого сыра полутвердого сыра; 10-балльная шкала оценки совместимости вкусоароматической добавки с органолептическими показателями сыра. Выбраны вкусоароматические добавки, имеющие высокую совместимость с органолептическими показателями сыра, в частности предложено использовать крупку (жмых) кедрового ореха, определена оптимальная норма ее внесения - 3-5%, подана заявка на изобретение. 8 Разработана и утверждена нормативная документация на полутвердый сыр «Светень» с высоким уровнем молочнокислого брожения (ТУ 9225-024-00419710-03). Подана заявка на изобретение «Способ производства сычужного сыра». Проведена промышленная апробация технологии на базе ООО «Экспериментальный сыродельный завод» г. Барнаула.
