Характеристика технології виробництва сиру кисломолочного

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовий проект

Тема

Характеристика технології виробництва сиру кисломолочного

Вступ

сир кисломолочний харчовий

Сучасне слово cheese (сир) відбулося від староанглийских cese і «chiese», які сходять до латинського caseus. Через велику кількість різноманітних видів сирів поняття «Сир» насилу піддається визначенню. Цим фактом пояснюється відсутність загальноприйнятого визначення. Приведемо приклад: «сир -- це згусток, досягнення шляхом ферментації молока з подальшим відділенням сироватки від коагулята для отримання щільнішої маси». Таке визначення не застосовне відносно сироваткового, кисломолочного, вершкового і інших видів сира, при виробництві яких використовуються новітні технології (наприклад, ультрафпльтрация або зворотний осмос).

У «Кодексі основних принципів», розробленому Організацією ООН по питаннях продовольства і сільського господарства, дано наступне визначення: «Сир -- це свіжий або витриманий продукт, що отримується шляхом обезводнення згустка після коагуляції молока, сливок, знежиреного або частково знежиреного молока, пахти або їх комбінації». Це визначення не підходить для сироваткового сиру і інших різновидів сирів, виготовлених з використанням новітніх технологій. У зв'язку з цим було запропоновано спеціальне визначення для сироваткового сиру: «Сироватковий сир -- це продукт, що отримується шляхом концентрації плі коагуляції сироватки з додаванням або без додавання молока або молочного жиру». Під друге визначення підпадають німецький сир зигер, скандінавські сироваткові сири (Mysost і Gjetost), італійський Urda і різновиди сирів рикотпта.

Не дивлячись на те, що, згідно міжнародним угодам, в назву сиру почали включатися відомості про його походження, складі і інші подробиці, подібні визначення не можуть вважатися задовільними, оскільки виробник сиру повинен мати в своєму розпорядженні докладнішу інформацію про тип молока, способах виробництва і про можливість реалізації готового продукту. Міжнародні угоди в області сироваріння

У 1951 р. «Stresa Convention» було поміщене угода, що стосується назві найбільш відомих сирів. Дана конвенція, прийнята Австрією. Бельгією. Дакией

Італією, Нідерландами і Швейцарією, ввела міжнародний захист назв сирів наступних двох груп:

Група А: наступні назви закріплені тільки за сирами, які проводяться:

у Франції -- Рокфор.

у Італії -- Пекоріно Романо, Горгонзола, Пар-міджіано Реггиано.

Група В: у найменування наступних 29 видів сирів, що виготовляються в різних країнах, повинна бути включене назва країни-виробника:

Австрія -- Pinzgauer Bergkase

Данія -- Самсю, Марібо.Данбо, Фінбо, Ельбо, Тюбо, Хаварті, Цанаблю, Магтога

Франція -- Камамбер, Брі, Сен-полен

Італія -- Фонтіна, Азіаго, Дроту, Качиокавалло

Норвегія -- Gudbrandsdalost, Kokkelost.

Швеція -- Звісив, Гергардост

Швейцарія -- Еммінталь, Сбрінц, Грюйер.

Нідерланди -- Гауда, Едам, Friese, Leyden.

У 1961 році ФАО опублікувала «Кодекс основних принципів», в якому було дано визначення сира і інших молочних продуктів, проте були відсутні дані про стандарти якості. Незабаром після цього ФАО і ВІЗ розробили для сирів «Систему стандартів» (Загальний стандарт), 25 з яких були прийняті в період 1966-- 1972 рр. До переліку встановлених стандартів увійшли сири чеддер, чешир, блакитний стильтон, данаблю, данбо, самсю, хаварти, марибо, финбо, норвегия, гудбрандост, гергардост, хушалост, свесия, эдам, гауда, эмменталь, грюйер, тильзит, батерказе, харцер, лимбургский, сен-полен, дроту і котедж, тобто сирі, в назві яких містилися відомості не тільки про їх різновид, але і про те, де вони виготовлені. У подальших списках окрім назви сиру указувалася його характеристика: маса, форма, кількість вологи і сухої речовини, зміст жиру в сухій речовині, кількість солі і ін.

Подібна система вказівок на місцевість, в якій був вироблений той або інший сир, набула широкого поширення. В результаті виробництво багатьох італійських сирів почало зв'язуватися з певними регіонами. Так, сирий фонтина викликає асоціації з Valle d`Aosta в Італії, те ж саме відноситься і до іспанських сирів Roncal, Mahon, які також асоціюються з певними місцевостями. До деякої міри це вплинуло на вирішення проблеми класифікації основних видів сирів, проте щоб розповсюдити дану систему в Європі буде потрібно час. Крім того, залишається відкритим питання, чи слід включати в систему класифікації численні місцеві види сирів.

Створення Європейського економічного співтовариства (ЄЕС) і введення Європейською комісією нових правил, можливо, в майбутньому зробить вплив на економіку сыродельческой промисловості, а також на виробничий процес або постачання і правила використання сировини. В даний час неможливо передбачити кінцевий результат цих змін, але доречно привести два приклади. Так, сучасна розподільна система в молочному виробництві і розформування Департаменту молочної торгівлі привели до радикальних змін в молочній промисловості Великобританії. Були закриті сироварні з втратою цінних джерел сировини; у інших місцях відбулося зниження об'єму виробництва, подальший занепад комерційної активності привів до неминучого скорочення фінансування нових досліджень і розробок. Яким чином ці зміни вплинуть на сироварну промисловість надалі, покаже майбутнє, але поза сумнівом, що Директива №2081/92 викличе у відповідь реакцію.

Таким чином, прийнята Директива означає, що деякі сири повинні проводитися строго в певній місцевості: наприклад, стильтон може виготовлятися лише в трьох графствах Великобританії -- в Лестершире, Ноттінгемшире і Дербішире, а фета -- тільки в Греції. Регламентовано також використання традиційних технологій і сировини, внаслідок чого іноземні аналоги данського сиру фета найближчим часом будуть перейменовані. При цьому данський Білий сир розсолу коштуватиме дешевше, ніж грецький сир фета. тому їх реалізація на ринку залишиться колишньою. Невідомо, чи будуть встановлені такі ж обмеження на фету в Північній Америці і інших неєвропейських країнах і чи розповсюдиться протекціонізм на назви сирів у всьому світі.

1. Товарознавча та технологічна характеристика сирів кисломолочних (СК), значення в харчуванні, харчова та біологічна цінність

Загальна класифікація сирів

Як вже було сказано, із-за великої різноманітності видів класифікація сирів викликає серйозні утруднення. Всесвітньо відомі різновиди мають ряд характерних рис, до яких відносяться розмір, форма, маса, колір, зовнішній вигляд, зміст жиру в сухій речовині, зміст солі або вологи в знежиреній сирній масі. При цьому такі властивості, як смак або аромат насилу піддаються визначенню, особливо якщо для виготовлення сиру було використано коров'яче, овече, козине або буйволове молоко або ж їх комбінацію.

Найбільш поширена класифікація приведена в табл. 3.1.

Необхідно відзначити, що в даній класифікації не відбиті ступінь зрілості сирий, його розмір, форма або зовнішній вигляд, а також різниця між слизневыми сирами і сирами, що дозрівають з цвіллю на поверхні або з цвіллю по всій масі сира. Національні комітети Міжнародної молочної Федерації (ПІВДЕНЬ) спробували виправити ситуацію, що склалася, і надати необхідну інформацію відносно сирів, розроблених в період 1965-1967 рр. Даний перелік назв сирів складений на основі звіту 1971 р. у якому були даны характеристики різновидів сира по наступних параметрах:

Країна виробник.

Тип сирого молока: коров'яче, овече, козине, буйволове.

Тип сира: твердий, напівтвердий, м'який, свіжий, кисломолочний або сироватковий. Внутрішні параметри: щільна або з наявністю очок консистенція: великі, середні або маленькі очки; наявність щілин (порожнеч); дозрівання з блакитною або білою грибковою цвіллю; колір сирного тесту; наявність трав або спецій.

Зовнішні параметри: тверда або м'яка кірка сира, рівна або шороховатая. покрита слизом або цвіллю, з додаванням спецій, трав або прянощів, тип покриття (пластикове, парафіноване, шарувате, пластик, покрито парафіном, листям).

Маса, розмір і форма.

Вміст жиру в сухій речовині %.

Зміст вологи %.

Вміст вологи в знежиреній сирній масі (ВОМ)

Проста класифікація сирів по їх складу

До списку увійшли 395 сирів з 27 країн. Примітно, що деякі види були зареєстровані відразу декількома країнами: наприклад, чеддер -- 20. камамбер -- 15. гауда -- 15, эдам -- 13, э.ч.ченталь -- 12, тильзит -- 9, грюйєр -- 8. пармезан -- 5 і бри -- 6 країнами. Решта сирів була переважно місцевого характеру і значення, проте при цьому список не можна назвати вичерпним. У 1994 році ФАО склала великий перелік сирів, вироблюваних в країнах, що розвиваються. Не дивлячись на те що в сільській місцевості ці продукти грають виключно важливу роль, вони ніколи не будуть враховані міжнародною статистикою. Подібні упущення, безумовно, можуть бути і в промислово розвинених країнах. Наприклад, традиційний корнуолльский сирий йарг (Yarg) мало відомий за межами Корнуолла, хоча його історія налічує більше 100 років і він як і раніше грає велику роль в місцевій економіці. У зв'язку з цим було б дуже корисно доповнити список вироблюваними у всьому світі 700-800 видами сирів. В даний час кількість назв сирів продовжує збільшуватися; якнайповнішим залишається перелік, представлений і перевірений Міжнародною Федерацією молочної промисловості в 1981 р.

У табл. 3.2 представлена класифікація деяких основних різновидів сирів подальшим параметрам: ступінь витриманості і зміст вологи, а також країна походження. Не дивлячись на очевидну неповноту, дана класифікація надзвичайно корисна для практикуючих сироварів.

Класифікація сирів по складу

У табл. 3.3 приведені окремі види сира, що виготовляються у Великобританії. Слід зазначити, що деяка кількість так званих «територіальних різновидів» (наприклад, чеддер) поширені у всьому світі. На сьогоднішній момент, безумовно, домінують тверді пресовані сири, оскільки м'які різновиди сирів і сирі з синіми прожилками почали виготовлятися порівняно недавно. На відміну від твердих сирів, більшість м'яких продаються в упаковках невеликого розміру. Сирі чеддер важать зазвичай по 18-28 кг сири менших розмірів (наприклад. 0.5. 2.2, 4,5 і 9 кг), як правило, продаються в герметичних пластикових упаковках. Для зручності роздрібної торгівлі більшість сирів після дозрівання розфасовуються в упаковку 25-225-грама з пластика або фольги.

Виробництво популярних на сьогоднішній момент у Великобританії сирів (чеддер, чешир, глостер, карфи) існує достатньо давно, при цьому раніше були поширені «змішані сири, як правило, круглі і плоскі з прошарками з трав, які надавали цим сирам своєрідному смаку і запаху. Так, до складу сиру сэйдж дербі входить шавлія. У деяких з цих заводських і домашніх сирів додавався сир або невелика кількість зрілого сиру, їх також змішували з іншими сирами або немолочними продуктами (наприклад, травами або спеціями), які іноді викладали шарами, після чого пресували у формах.

На відміну від Франції, де на фермах виготовляється величезна кількість різноманітних видів. У Великобританії в умовах фермерського господарства проводиться менше 50 різновидів, включаючи сири, що виробляються з козиного плі овечого молока.

Правила сироваріння

Незважаючи на те що мистецтво сироваріння існує вже 6-7 тис. років, виготовлення сира в умовах крупного виробництва стало можливим тільки завдяки розвитку науки.

Усно, а пізніше письмово передані з покоління в покоління рецептури сирів не могли забезпечити збереження способів приготування сира, оскільки були відсутні відповідні терміни для позначення стадій процесу.

Відсутність точних знань про вхідні до складу сиру інгредієнти і фізичні і хімічні реакції, від яких залежить якість кінцевого продукту, до середини XIX в зробило процес виготовлення сира швидше «мистецтвом», чим наукою. Підхід до сироваріння до цього моменту не дуже відрізнявся від описаного Туссером (1557 р.). Ситуація змінилася під впливом досліджень Пастера. Конна, Сторча, Хансена і Ллойда. В результаті описаних нижче відкриттів рецептура почала відповідати процесу виробництва.

1. У 1857 р. Пастером був описаний метод теплової обробки продукту для знищення патогенних мікроорганізмів, який почав використовуватися при переробці молока.

Зрозуміло, кип'ячення молока, призначеного для вироблення йогурту і м'яких сирів, практикувалося впродовж сторіч, але необхідний контроль даного процесу почав застосовуватися набагато пізніше. Раніше теплова обробка молока, призначеного для виробництва сира, проводилася, ймовірно, методом тривалого нагрівання продукту при низькій температурі; при цьому молоко витримувалося протягом 30 мін при температурі біля 60С. Процес короткочасного нагрівання продукту при високій температурі біля 70'С протягом 15 з набув поширення пізніше. Багато сироварів вважають, що низькі температури обробки дозволяють отримати продукт кращої якості, проте його безпека для здоров'я людей може забезпечити тільки пастеризація, тому на більшості крупних підприємств сир виробляється з молока, що пройшло короткочасну високотемпературну або аналогічну обробку. Такий підхід прийнятний далеко не для всіх виробників сирів, але там де у виробництві використовується сире молоко, місцеві власті всі чаші виражають побоювання, що виготовлені у такий спосіб сири небезпечні для здоров'я споживачів.

Введення чистих культур мікроорганізмів (заквашувальних культур), що замінили використання кислого молока або сироватки від попереднього вироблення.

Виділений Хансеном в 1870 р. екстракт сичуга теляти і подальша його стандартизація дали можливість отримувати якісніші сирні згустки, що не містять небезпечних мікроорганізмів, наявних в телячому сычуге.

З винаходом Ллойдом способу визначення кислотності з'явилася можливість її контролю на всіх стадіях процесу.

Ці відкриття дозволили сироварам кваліфіковано контролювати процес вироблення сирів, а за рахунок застосування більш стандартної сировини крупні виробники дістали можливість підвищити якість сирів і, що не менш важливий, понизити кількість неякісного сиру. Наприклад, в кінці 1800-х рр. сировари, виробляючі стильтон, виготовили 30% сиру першого сорту, 40% -- другого і 15% -- того, що «придатно для споживання»; що залишилися 15% разом з сирною сироваткою пішли на корм свиням.

1.1 Молоко як сировина

Як вже було сказано, в сироварінні використовується молоко різних видів ссавців, при цьому його склад розрізняється не тільки у тваринних різних видів, але і у тварин одного вигляду і навіть однієї породи. Крім того, виробництво сиру залежить від змісту не тільки основних компонентів (жиру, білка, лактози і золи), але і від складових їх мікрокомпонентів (жирні кислоти, казеїн, Альбумін, глобуліни і ін.). Кількісний зміст основних компонентів коров'ячого молока представлений в табл. 5.1; аналогічну таблицю можна скласти для молока інших видів тварин.

Коливання складу молока

Якість (склад) молока, використовуваного для виробництва сира, визначається видом ссавця. Середній склад молока різних видів тварин приведений в табл. 5.2, проте слід враховувати, що це усереднені дані, відмінності складу молока тварин навіть усередині одного вигляду можуть бути достатньо значними (див. табл. 5.3). Крім того, склад молока в значній мірі залежить від способів селекції тварин (тобто чисті або схрещені породи), а також міняється під впливом таких чинників, як здоров'я тваринне, стадія лактації, клімат, вік і вид кормів. Якщо протягом всього року використовується один стандартний процес виробництва сира, то сезонні відмінності у складі молока можуть створювати певні труднощі. Такі компоненти сирного згустка як жир, мінеральні речовини і вода утримуються усередині казеїнової сітки, отже, для якості отримуваного сиру дуже важливе співвідношення жиру і казеїну. Якщо воно не збалансоване, сирне тісто може виявитися або дуже м'яким, або дуже твердим, не дивлячись на те що кількість вологи в згустку при виконанні виробничих процедур строго контролювалася. Для усунення щомісячних коливань змісту жиру і казеїну використовується нормалізація молока. Необхідність нормалізації підтверджується прикладом, приведеним на мал. 5.1 (для молока, вироблюваного в західних центральних графствах Великобританії, в рспюне виробництва сира чешир).

Хімічній склад сирого коров'ячого молока

Можна намалювати аналогічний графік зміни щомісячного складу молока, вироблюваного в інших регіонах; ці співвідношення варіюватимуть від одного регіону до іншого (див. мал. 5.2). Як вже згадувалося вищим, дуже важлива порода тварини; у табл. 5.4 приведено співвідношення жиру і казеїну для молока деяких популярних порід молочної худоби.

Співвідношення казеїну і жиру в молоці, отриманому в двох регіонах Великобританії: а) регіон традиційного сироваріння; б) регіон традиційного виробництва масла і сливок

Відносно визначення складу молока перед нормалізацією слід зазначити, що в масі зрілого сиру лактоза міститься в дуже малій кількості (за винятком м'якого сиру). Таким чином, хоча лактоза і складає велику частину сухого знежиреного молочного залишку (СОМО) і може піддаватися кількісним змінам, проте її зміст більш постійно, ніж зміст інших компонентів СОМО.

Проміжки між доїннями, особливо у разі високопродуктивних корів, можуть впливати як на співвідношення жиру і казеїну, так і на удій молока, тоді як раціон годування надає дія на певні компоненти молока. Особливо це стосується жиру, протеїну і солей, а деякі види кормів додають молоку не властиві йому присмаки (наприклад, часник, бур'яни, пивна дробина). Крім того, коли корови в квітні-травні перекладаються із стійлового на пасовищний зміст, відбуваються зміни не тільки кольору молока, але і складу ліпідів, а також зниження процентного змісту жиру. Багато подібних змін якості можна звести до мінімуму, змішуючи молоко від різних постачальників, хоча при цьому залишаться відмінності, викликані географічним положенням. Сировар може робити лише незначний вплив на ці зміни, проте може їх прогнозувати, використовуючи щорічні дані про склад молока.

Одним з результатів введення на фермах доїльних машин була кількість випадків запалення молочної залози, що почастішала. Використання для виробництва сиру маститного молока може погіршити синерезис згустка, а пізніше привести до виникнення пороків смаку сира. До нещастя, бувають випадки, коли дане захворювання охоплює все стадо постачальника. Маститне молоко характеризується зниженням виходу сира, що може бути викликане низьким змістом казеїну, але набагато серйозніші проблеми виникають, коли ветеринар або фермер використовують медикаментозне лікування корів, продовжуючи постачання молока на сироварне підприємство. Хоча в багатьох країнах існують урядові норми з продажу молока від корів, одержуючих медикаментозні препарати, цей факт не завжди піддається контролю. Антибіотики і речовини хіміотерапій, що вводяться у вим'я у вигляді ін'єкцій, виявляються в молоці протягом декількох доїнь після введення. Використання такого молока затримує зростання молочнокислих бактерій, необхідних для процесу виробництва сира. Крім того, деякі інші препарати (перорально, що навіть даються) можуть бути присутніми в молоці у вигляді домішки впродовж достатнього тривалого періоду. Щоб розбавити невелику концентрацію антибіотика зазвичай потрібне велике кількості молока (на 90 000 - 135 000 л). Іноді, щоб виграти час для проведення тесту на наявність антибіотиків (наприклад, тест Дельво). фермери використовують для розбавлення вечірній надій молока, але сучасні тести дають можливість сироварові контролювати склад молока протягом 5-10 мін, завдяки чому кількість антибіотиків, що поступають на мировиробничі підприємства разом з молоком, повинна звести до мінімуму.

Не дивлячись на те що найбільше значення для сировара має вміст в молоці основних компонентів (жир, протеїн, мінеральні речовини і вода), успіх сироваріння часто залежить від їх мікроскладу. Далі приводиться короткий опис складу і структури жиру і білків, необхідне для розуміння процесу формування сирної маси і її здібності до утворення консистенції, смаку і запаху сира.

Молочний жир

У табл. 5.1 приведений докладний склад молока як сировини для сироваріння, проте для деяких компонентів потрібна докладніша інформація, особливо якщо доводиться брати до уваги сезонні коливання якості молока і розробляти нові різновиди сира.

Наприклад, жир молока є джерелом компонентів, які частково відповідальні за смак і запах, а також за консистенцію зрілого сиру. Ці властивості залежатимуть не тільки від різновиду сира, але і від складу і фізичних характеристик самого жиру. Сир, вироблений без жиру, зазвичай висихає і набуває твердої консистенції, а коли він молодий, то володіє м'яким смаком і не розвиває типовий «сирний» смак. Тим часом навіть 1% жиру в молоці надає сиру основному смаку, якого не буває за відсутності жиру. Встановлено, що знежирене (сепароване) уручну молоко містить від 1 до 1.75% жиру: деякі види сирів виробляються з такого типу молока. Механічно сепароване молоко (0.1-0,2% жиру) використовується для отримання сирної маси, яка зазвичай не має сильного кисломолочного смаку (наприклад, сир), або набуває інгредієнтів що додаються (наприклад, сирий котедж з травами або із сливками).

Жир в молоці присутній у вигляді водної суспензії маленьких жирових кульок, діаметр яких залежить від породи тварини і для коров'ячого молока складає від 0.1-22 мкм в діаметрі. Здатність жиру вбудовуватися в згусток пов'язано не тільки з кількістю жиру, але і з його складом, а також з складом що оточує жирові кульки оболонки. Наприклад, склад жиру впливає на його температуру плавлення, що може викликати відділення рідкого жиру при обробці згустка. Розплавлені крупні жирові кульки легко випресовуються із згустка і переходять в сироватку при температурі близько 25-26 °С або заповнюють порожнечі, додаючи сирному тесту маслянистість і нерівномірність забарвлення. Багато сироварів вважають за краще використовувати молоко з дрібними жировими кульками (молоко корів айрширскої і гольштейнскої порід), які легко вбудовуються в сирний згусток. У табл. 5.5 приведений середньорічний зміст основних жирних кислот і точки плавлення молочного жиру молока двох порід худоби.

Унаслідок відмінності температур плавлення жиру його склад може робити більший вплив на структуру сира, чим розмір жирових кульок.

Глобули молочного жиру є складним ефіром гліцерину і трьох мирних кислот, тобто є триглицеридами. створюючими декілька кристалічних форм. Теоретично жирні кислоти можуть утворювати величезну кількість триглицеридів (близько 200 000). тому молочний жир плавиться при температурі 28-33 °С і отвердіває (застигає) при 19-24 °С. Для повного твердіння жиру потрібний до 4 ч. У пресованому сирі з високою температурою другого нагрівання деяка кількість жиру може залишатися в розплавленому стані, коли сир вже покрився цвіллю. Така повільна тепловіддача може утруднити дію сичужного ферменту.

Хоча молочний жир складається в основному з триглицеридів, в нім в невеликій кількості присутні ди- і моногліцериди. а також вільні жирні кислоти. Трігліцеріди -- неактивні хімічні сполуки, проте вони повністю або частково розщеплюються під дією ферментів. Разом з тим тригліцериди є розчинниками жиророзчинних компонентів молока, таких як фосфоліпіди, це реброзиди. стериоли (естерифікований холестерол). пігменти (каротиноїди) і антиоксиданти (токофероли), які можуть бути присутніми в жирових кульках разом з альдегідами, кетоном. лактонами і іншими метаболитами. Деякі з цих компонентів впливають на смак сиру і можуть вивільнятися під час ліполізу жиру.

Як можна бачити в електронний мікроскоп, жирові глобулы мають шарувату структуру. Очевидно, що при охолоджуванні спочатку отвердіває жир, що поміщається в центрі глобулы і має вищу температуру плавлення, тоді як жир з нижчою температурою плавлення розташовується в поверхневому шарі.

Процентний розподіл жирних кислот у складі триглицеридів різний; в середньому близько 40% молочного жиру містить олеїнову і пальмітинову кислоти і кислоти з коротшим ланцюгом в положенні 2 тригліцериди (наприклад, олео-каприно-пальмитин). Крім того, можуть бути присутніми деякі змішані дигліцериди (наприклад, пальмитино-олеин) і повністю відсутні триглицериды і триолеинового або трипальмитинового типів.

Враховуючи значення жирних кислот для виробництва сира, слід приділити увагу їх хімічній будові. Жирними кислотами є не розгалужені ланцюги атомів вуглецю, сполучених між собою одинарними зв'язками. Атоми водню також утримуються у вуглецевому ланцюжку за допомогою одинарних зв'язків. Так, бутанова (масляна) кислота має вуглецевий ланцюжок, що складається з чотирьох атомів вуглецю з приєднаними до них атомами водню: СН3(СН2)2СООН.

Якщо зв'язки між атомами вуглецю складніші (тобто подвійні), то про кислоту говорять, що вона ненасичена і може вступати в реакції по місцю подвійного зв'язку. Олеїнова, лінолева і ліноленова кислоти, присутні в молочному жирі, мають наступні формули:

СН3(СН2)7СН-СН(СН2)7СООН (олеїнова кислота; один подвійний зв'язок). СН3(СН2)4СН-СНСН2СН-СН(СН2)7С00Н (лінолева кислота; два подвійні зв'язки).

СН3(СН2) СН-СН-СН2СН-СН-СН2-СН-СН(СН)7С00Н (ліноленова кислота; три подвійні зв'язки).

Всі вказані вище кислоти мають нерозгалужену структуру: жирні кислоти з розгалуженою структурою присутні в молочному жирі в дуже невеликих кількостях.

Згірклість (згірклий смак) -- термін, часто використовуваний для вказівки присутності вільних летючих жирних кислот, чаші всього масляною. Ліполіз незахищених жирів вивільняє з гліцеридів окремі жирні кислоти; енергійне перемішування або гомогенізація можуть забезпечити доступ до вільного жиру ліполітичних ферментів. Окислення фосфоліпідів, які зазвичай адсорбуються оболонками жирових кульок, викликає в молоці окислений або картонний присмак, що часто помилково приймається за згірклий присмак.

Перемішування або гомогенізація витісняє ці ліпіди з оболонки кульок в сироватку і таким чином запобігає появі окисленого смаку, але те ж саме переміщення може сприяти розвитку сильнішого згірклого смаку. При виробництві деяких італійських сирів, для яких типовий згірклий смак, його можна навмисно підсилити, додаючи ліпазу.

Виникненню згірклості сприяє вивільнення жирних кислот під дією активних ліполітичних ферментів (ліпаз). Присутність в молоці невеликої кількості ліпаз є нормальною, проте вони володіють низькою тер-моустойчивостью, у зв'язку з чим їх активність нижча за активність ліпаз, що виробляються мікроорганізмами. Кількість мікробних ліпаз залежить від фази зростання організму, що продукує їх, ферменти, що проте виробляються мікроорганізмами, часто виявляються стійкішими до нагрівання, чим сам мікроорганізм. Наприклад, велика частина ліпаз психротрофних мікроорганізмів витримує нагрівання молока до 72 °С протягом 15 с.

Активність ферментів при гідролізі жиру на жирні кислоти і гліцерин залежить від того, чи мають ферменти доступ до певних жирних кислот, оскільки на активність ліпази впливає розташування жирної кислоти в гліцериді. Наприклад, масляна кислота, що часто знаходиться в положенні 1 (або позиції а) три-глицерида. відщеплюється ліпазами швидше, ніж кислоти з довшим вуглецевим ланцюгом. Проте присутність кислот з довшими ланцюгами -- пальмітиновою (С16) і стеариновою (С18), важливо тим, що вони пом'якшують інтенсивність розвитку інших присмаків. Отже, співвідношення кількостей жирних кислот в різних видах молока значно впливає на смак сиру.

У табл приведений склад жирних кислот (зокрема, стеариновою С18 і олеїновою С13). що впливають на температуру плавлення молочного жиру. Оскільки жирні кислоти з довшими вуглецевими ланцюгами поступають в молоко головним чином з корму (тоді як жирні кислоти з коротшими ланцюгами виробляються в рубці), на склад молочного жиру впливає раціон тварини. Наприклад, годування льняною макухою приводить до отримання молока з м'якшим жиром, тоді як годування травою -- з твердішим. Таким чином, вирішальне дію на кількісний склад жирних кислот в коров'ячому молоці надають раціон і індивідуальні особливості тварини. Крім того, навіть при однаковому живленні спостерігаються істотні відмінності між цим складом у різних видів тварин. На смак готового сиру впливає присутність жирних кислот зі своїм власним смаком (наприклад, масляна кислота). У козиному молоці міститься істотне количе-ство капронової, каприлової і капринової кислот, тому сирий, вироблений з цього молока, має пікантний гострий смак, типовий для козиного молока. У овечому молоці також присутня підвищена кількість капринової кислоти, але що виходить в результаті сир не має настільки інтенсивного гострого смаку.

Ядро жирової кульки оточене ліпопротеїновою мембраною (так званою оболонкою жирової кульки), і, якщо оболонка ослаблена унаслідок денатурації його протеїнів під впливом надлишків кислоти, мембрана може ушкоджуватися або прориватися, і при нагріванні з неї може витікати жир. Якщо це відбувається, жир стає легко доступний для гідролізу і подальшого окислення. Щоб підсилити активність ліполітичних ферментів і прискорити процес розщеплювання жиру і створення передумов для розвитку в сирі смаку і аромату, можна розщепнути жирові кульки до невеликих розмірів (діаметром 1-1,5 мкм) за допомогою гомогенізації. При цьому загальна площа оболонкового матеріалу зростає, і, хоча за рахунок протеїнів сироватки забезпечується побудова нових мембран, вони можуть бути тонше, ніж початкові оболонки.

Щоб прискорити ліполіз жирів і процес дозрівання із збереженням смаку і аромату, при виробництві сира з блакитними прожилками використовують гомогенізацію. При цьому гомогенізують тільки сливки (25% жирності), після чого їх змішують із знежиреним молоком. Якщо застосувати обробку високим тиском до фракції знежиреного молока, кінцевий сир може придбати тверду розсипчасту структуру, що несприятливо впливає на якість.

Окрім гомогенізації, до руйнування мембрани і (з великою вірогідністю) до витоку жиру може привести пошкодження оболонки за рахунок денатурування білкової фракції, викликаного низьким рівнем рН і високотемпературною обробкою молока. Вільні жирні кислоти, що утворюються при розщеплюванні такого жиру ферментами сироватки, можуть утрудняти коагуляцію молока, вступаючи в реакцію з казеїном і блокуючи частину білка, необхідного для утворення згустка. Так, в молоці, що зберігалося при низькій температурі, вільні жирні кислоти (лауринова. міристинова і пальмітинова) ослабляють або затримують процес коагуляції при 35 °C.

Зміна змісту жирних кислот в коров'ячому молоці

Склад жирних кислот в молоці різних тварин

Примітка. С4-- бутанова (масляна); С6 -- капронова; С8 -- каприлова; С10-- капринова; С12, - лауринова; С14-- міристинова; С16 -- пальмітинова; С18-- стеаринова; С18:1-- олеїнова. Інші кислоти -- кислоти, включаючи лінолеву і ліноленову.

Згідно останнім дослідженням, насичені жирні кислоти підвищують рівень холестерину в крові, що збільшує ризик серцево-судинних захворювань. У зв'язку з цим останніми роками з'явилася тенденція до збільшення кількості ненасичених жирних кислот в їжі. Не дивлячись на полеміку навколо цієї точки зору, був створений метод включення в раціон корів інкапсульованого ненасиченого масла, що впливає на якісний склад жирних кислот молока. Метод заснований на тому, що, завдяки захисному покриттю, масло не переробляється в травному тракті тварини і з'являється в молочному жирі. На жаль, ненасичена лінолева кислота швидко окислюється, що викликає необхідність відразу після доїння додавати в молоко антиоксиданти (наприклад, бутилгидроксианизол). Сирне тісто, виготовлене з додаванням такого молока, має м'яку консистенцію і слабкий смак. Проте проблема високого рівня вмісту в їжі насичених жирів існує, і дієтологи рекомендують, щоб вміст жиру в споживаній їжі не перевищував 25% від загальної кількості калорій.

Мінорні ліпіди

Група ліпідів. пов'язаних з жиром, хоча і присутній в дуже незначній кількості, роблять великий вплив на інші компоненти молока. Дана група ліпідів включає стеролы (тобто холестерол), цереброзиди і фосфо-липиды. Останні є найбільш поверхнево-активними з'єднаннями і включають лецитин і кефалін. Вони тісно взаємодіють з протеїнами, наприклад, утворюють ліпідну частину липопротеинов в оболонці жирової кульки. Вони майже нерастворимы у воді або жирі і мають тенденцію утворювати міцели на межі розділу води і жиру з полярними молекулами, зверненими до водної фази, і неполярними -- до жирової фази. Від 50 до 90% загального числа фосфоліпідів міститься в оболонках жирових кульок; ця кількість залежить від різних чинників: інтенсивності перемішування, температури і рівня рН. Для фосфоліпідів характерна асоціація з молекулами протеїнів з утворенням унікального ліпопротеїнового слоя1, при цьому фосфоліпіди розташовуються між жиром і плазмою і захищають жир від дії молочної плазми. Під впливом різних чинників (особливо температури і кислотності) оболонка час від часу піддається змінам; при пошкодженні оболонки (наприклад, при перемішуванні) її відновлюють білки плазми.

Протеїни, присутні в зовнішніх шарах оболонки кульки, містять невелику кількість цинку, кальцію, заліза, магнію і міді. Існує також група ензимів (таких, як естерази і ліпази), пов'язаних з протеїнами, які відокремлені від молочного жиру оболонкою, але можуть вимиватися з непошкоджених жирових кульок. При енергійному перемішуванні оболонковий шар руйнується, що полегшує контакт ферментів і жиру, викликаючи його ліполіз.

Білки молока

Молочні білки діляться на дві основні групи: казенні, які знаходяться в молоці в колоїдному стані, і білки сироватки, присутні в плазмі в розчиненому стані.

Білки складаються з ланцюгів амінокислот, що часто мають спіральну структуру, яка визначає їх властивості і здатність вступати в реакцію. Для додання стабільності спіральній структурі окремі спіралі можуть з'єднуватися поперечними зв'язками, при цьому деякі білки еластичні і можуть скорочуватися, а інші -- жорсткіші. Якщо білки денатуруються під впливом нагрівання або кислот, їх властивості змінюються, і вони менше піддається дії зовнішніх чинників. Поза сумнівом, змінити мікроструктуру компонентів молока, використовуваного для вироблення сира, можна лише трохи, але розгляд їх природи може допомогти в поясненні деяких труднощів, що виникають при виробництві сирів.

Казєїнни

Казеїн, основний білок молока, існує в молоці в основному у формі міцели. Міцела є комплексом, в який входить велика кількість казеїнових фракцій, що складаються з амінокислотних ланцюжків. Послідовність амінокислот в окремих фракціях казеїну розглядається багатьма авторами, зокрема, в роботі. До складу казеїнового комплексу входить близько 40% а-казеинов, 35% р-казеинов, 15% к-казеинов і 10% мінорних компонентів (15. 61 )2.

а-Казеїни зустрічаються в чотирьох варіантах залежно від породи тварини. У роботі приведені результати дослідження впливу генетичних варіантів молочних білків на щільність згустку, рівень рН і стійкість до нагрівання (особливо за наявності р-лактоглобуліна).

Варіант А а-казеїнів в коров'ячому молоці складається з 186 амінокислот, тоді як варіанти В, З і Про кожен з 199. Під час дозрівання сира с-казеїни може розщеплюватися на дрібніші з'єднання , кожне з яких має різний смак, залежний від кінцевої амінокислоти. У роботі висловлюється припущення, що фенилаланин як кінцева кислота викликає гіркоту. По номенклатурі 1984 р. а-казеїну складаються з аS, -и аS3-фракцнй. Головний компонент о-казеїну має п'ять генетичних варіантів (А, В, З, Про і Е), складається з 199 амінокислотних залишків і містить 8 фосфосеринових залишків. аS2-Казеїн містить 207 амінокислотних залишків, 2 залишки цистеррина. 10-13 фосфосеринових залишків. Розчинність казеїну дуже різна: к-казеїни растворимі при різних температурах і стійкі у присутності іонів кальцію, тоді як р-казеїн розчинимо при 4 °С, але тільки 0,2% його растворимі при 37 °С. У розчині кальцію 0,03% аз-казеїнів розчиняється при 4°С, але тільки 0,17% -- при 37°С. Очевидно, що різна розчинність р-казеїну при різних температурах може грати важливу роль в коагуляції молока. Якщо молоко зберігається при низькій температурі (4 °С), р-казеїну може диссоціювати з казеїнового комплексу і при повторному нагріванні утворювати оболонку на поверхні міцел, утрудняючи коагуляцію молока за допомогою ензимів.

Р-казеїн складає 30-35% казеїнового комплексу, і його поліпептидний ланцюжок має 209 залишків амінокислот; різновиди р-казеїну: р-казеїн А, Р-казеїн В (Джерсе), р-казеїн Би (Зебу) і тип Е (Пьемонт). У роботах повідомляється про гіркі пептиди, що утворюються при розщеплюванні р-казеїна.

р-казеїни є частиною р-казеїнового ланцюга; існує щонайменше три варіанти у-казеїнів з трохи змінними ділянками ланцюгів. Мінорний (по старій класифікації) казеїн До, Т5в, 5 і Т5л вважаються ідентичними у-казеїнами. По номенклатурі 1984 р. у-казеїн містить з 29 по 209 амінокислотних залишків р-казеїна, у2-казеїн -- з 106 по 209 залишків і у3-казеїн - з 108 по 209 амінокислотних залишків. Оскільки компоненти а,-казеїнових або Р-казєїнових ланцюгів відносно вільно виходять з складу казеїнових міцел і розчиняються, забезпечуючи «загальний казан» небілкового азоту, необхідного для розвитку бактерій, який також може служити як можливий попередник компонентів смаку і аромату.

к-Казеїн має тільки два варіанти -- А і В і складає всього 11-15% казеїнового комплексу. Не дивлячись на невисокий вміст к-казеїна в міцелі, його присутність в молоці, призначеному для виробництва сира, надзвичайно важлива, оскільки всі його види володіють здатністю стабілізувати фракцію с-казеїну. У поліпептидному ланцюзі к-казеїна міститься 169 амінокислотних залишків, і, як інший казеїн. к-казеїн може розщеплюватися на коротші ланцюги. Важливою для сироваріння властивістю к-казеїна є те. що ензим реннген (хімозин) здатний розірвати його ланцюг між амінокислотними залишками в положенні 105 (фенилалл-нин) і 106 (метіонін). Дві частини, що утворюються при розщеплюванні к-казеїну. є нерозчинні параказен (амінокислоти з 1 по 105), який залишається пов'язаним з казеїновою міцелою, і розчинний вуглеводовмістний пептид (гликомакропептид; залишки амінокислот з 106 по 169).

Для виробництва сиру активно використовують козине і овече молоко. Дослідження відмінностей між казеїном цих типів молока, зокрема, вивчення хімічного складу а-казеїнів молока різних порід кіз показали, що слабкість згустка, утвореного при коагуляції козиного молока, пояснюється:

а) вищим рівнем змісту р-казеїну в порівнянні з коров'ячим молоком.

б) структурою а-казеїнів, що відрізняється. Хімічний склад казенне овечого молока вивчений менш детально.

Сироваткові білки

Молочна сироватка містить приблизно 0,6% сироваткових білків, з яких 0,3% складає Р-лактоглобулін, близько 0,07% -- а-лактальбумін; крім того, присутні сироватковий альбумін і імуноглобуліни. Подібно до казеїну. сироваткові білки утворюють колоїдні розчини. Під впливом нагрівання р-лактоглобуліни піддаються агрегації і можуть вступати в реакцію з к-казеїном. що приводить до збільшення тривалості коагуляції. Окрім більш за ретельного час утворення згустка, взаємодія між р-лактоглобуліном і казеїном обумовлює отримання м'якшого згустка, який повільніше виділяє вологу. У роботі розглядаються властивості генетичних варіантів р-лактоглобуліну (Е, Р. З) молока великої рогатої худоби породи Балі (Бантенг).

Сироваткові білки не утворюють такий еластичний або здібний до ущільнення згусток, як казеїн, і тому сприяють збереженню вологи, що сприяє зростанню мікроорганізмів. У сироварінні сироваткові білки спочатку беруть участь в утворенні згустка, але, будучи розчинними, віддаляються разом з сироваткою при його розрізанні або дробленні. Білки, що залишилися, стають частиною сирного тесту і беруть участь в утворенні запасу амінокислот, забезпечуючий смак і аромат сира, а також є метаболитами для мікроорганізмів. Проте якщо молоко сиру концентрується методом ультрафільтрації, в згусток переходить велика частина сироваткових білків, що збільшує об'єм отримуваного продукту.

Молозиво і маститне молоко містять велику кількість сироваткових білків, які утрудняють видалення вологи із згустка.

Мінеральні речовини молока

Речовини, які зазвичай класифікуються як зольні речовини (зола) молока, мають надзвичайну важливість для виробництва сира. Зола містить велику кількість металів (калій, натрій, кальцій, магній, марганець, залізо, мідь, кобальт, цинк, хром і нікель) і неметалів (сіра. хлор, фосфор і йод). Останні зазвичай присутні у вигляді кислотних залишків (сульфати, фосфати і хлориди), а також у складі таких необхідних компонентів, як солі лимонної кислоти, що руйнуються в процесі озолення. У загальному випадку в коров'ячому молоці виявляється присутність близько 25 елементів, хоча наявність деяких з них залежить від раціону годування тварин.

Не дивлячись на те що багато хто з цих компонентів присутній в молоці у вельми невеликій кількості, вони надзвичайно важливі для ферментів і інших структур. Наприклад, кобальт входить до складу вітаміну В!2, цинк -- в карбоангидразу, магній -- в аргіназу, молібден -- в ксантиноксидазу, залізо -- в ксантиноксидазу і в лактопероксидазу. Хоча ці елементи необхідні для багатьох реакцій, що відбуваються в молоці і згустку, їх не можна розглядати як «добавки», оскільки їх кількість дуже низько.

Проте деякі солі молока мають величезну важливість для процесу виробництва сира, а кальцієві і магнієві солі фосфорної і лимонної кислот заслуговують особливої уваги. Хоча магній абсолютно не бере участь в утворенні міцел, він впливає на підтримку в молоці стійкої мінеральної рівноваги, а кальцій (у вигляді фосфату) входить в структуру казеїнового комплексу. Близько двох третин кальцію представлено у вигляді колоїдного розчину і одна третина -- у вигляді дійсного розчину, хоча це співвідношення залежить від рівня рН і температури. Кількість кальцію, вступаючого в реакцію, складає менш однією десятою від загального його вмісту в молоці, а основна маса кальцію утворює комплекси з фосфатом, цитратом і казеїнами. Кількість доступного кальцію надає вплив на розмір казеїнових агрегатів, при цьому додавання хлориду кальцію перед внесенням сичужного ферменту збільшує розмір казеїнових міцел. З іншого боку, розбавлення молока водою до початку сычужного згортання може зменшити розмір міцел. У роботі показано, що іони кальцію грають велику роль в утворенні комплексів, чим іони магнію, калія або натрію.

Швидкість коагуляції під дією сычужного ферменту і щільність згустка зменшуються, якщо молоко нагрівається до температури вище 65°С; у роботі показаний вплив фосфату кальцію на синерезис сичужних згустків. Таким чином, на коагуляцію молока під дією сичужного ферменту роблять помітний вплив температура нагрівання і концентрація іонів кальцію. Якщо молоко, що зберігалося при низькій температурі (4 X), нагрівається до 35°С протягом 30 мин. час коагуляції наближається до звичайного. Молоко є полідисперсною системою, дисперсійне середовище якої представлене розчином лактози, деяких солей, розчинних протеїнів, розчинних жирних кислот, білків, вітамінів і амінокислот, тоді як дисперсні фази складаються з жирових кульок, казеїно-кальций-фосфатно-цитратних комплексів, фосфату кальцію і клітинних речовин (лейкоцитів і мікроорганізмів). В цілому система молока за нормальних умов знаходиться у відносно стабільній рівновазі, а висока буферна здатність спостерігається при рівні рН близько 7. Крім здатності утворювати з'єднання з солями молока, казеїн може розчинятися в слабокислих розчинах, таких як хлорид натрия молочна кислота за умов, що виникають в деяких типах сирного тесту під час пресування. Цей феномен впливає на процес «злипання» сирного зерна, що може додати сиру тверду текстуру або викликати збільшення утворення темних прожилків навколо макрозерен в деяких видах сирів.

Ферменти молока

Існує три головні джерела надходження ферментів в молоко: а) молоко в період секреції; б) мікроорганізми, що потрапляють в молоко під час його отримання (тобто мікроорганізми, що знаходяться в сосковому каналі); у) мікроорганізми, що потрапляють в молоко після доїння із стінок посуду і в процесі подальшої переробки. Деякі з цих мікробних ферментів зберігаються в молоці після загибелі і лізису кліток мікроорганізмів, і хоча присутні в дуже незначних кількостях, продовжують проявляти деяку активність протягом задоволеного тривалого часу.

З погляду біохімічної активності, пов'язаної з процесами травлення і ферментації їжі в рубці, недивно, що в молоці виявлено близько 40 ферментів. До основних ферментів відносять лактопероксидазу. рібонуклеазу, ксантиноксидазу. каталазу. альдолазу і лактазу, а також групи фосфатаз, ліпаз, естераз, протеаз, амілаз, оксидази і редуктаз.

Ліпази, пов'язані з оболонками жирових кульок, відрізняються від ліпаз плазми, які, як правило, залишаються в сироватці, за винятком пов'язуваних з казеїновими міцелами. Плазмові ліпази в молоці неактивні, поки не набувають активності в результаті гомогенізації і руйнування оболонок жирових кульок або після нагрівання, що вивільняє рідкий жир. Мембранні ліпази міцно пов'язані з оболонкою жирових кульок.

Ліполіз в молоці може прискорюватися при нагріванні охолодженого молока до температури вище 32 °С з подальшим охолоджуванням до точки застигання молочного жиру. внаслідок чого молоко швидше стає згірклим. Це може відбуватися, якщо тепле уранішнє молоко додають до холодного вечірнього молока, після чого охолоджують суміш до температури нижче 20°С. Подібна ситуація може спостерігатися при використанні великих танків для збору фермерського молока, якщо устаткування, що охолоджує, не відповідає прийнятим стандартам. Процес згіркнення молока в місцях з холоднішим кліматом (наприклад, в Шотландії. Скандинавії) може бути викликаний швидким прогоном теплого молока (з гарячим обдуванням) через вакуумні системи трубопроводів від доїльних апаратів в охолоджувачі. Аерація і збовтування молока у вакуумних системах викликають активізацію ліполітичних ферментів, сприяючих згіркненню. Крім того. поза сумнівом, що молоко окремих тварин може бути схильне до спонтанного згіркнення. але цей недолік можна усунути, змішавши його з молоком, не схильним до згіркнення.

Оскільки куховарська сіль знижує активність ліпаз, деякі сировари в призначене для зберігання молоко додають сіль. В деяких випадках додавання хлориду натрію до порції вечірнього молока в цілях контролю ліполізу виправдане, але сіль може робити негативний вплив на активність сичужного ферменту, а знижена швидкість коагуляції може приводити до отримання м'якого сирного згустка, що погано відокремлює вологу.

Деякі сировари, що спеціалізуються на виробленні італійських різновидів сирів (наприклад, пармезан), навмисно підсилюють ліполіз, щоб добитися смаку, характерного для певного вигляду; при цьому вони прагнуть уникати пастеризації молока, щоб звести до мінімуму втрату ліпаз. Деякі ліпази виробляються в молоці в результаті забруднення мікрофлорою, наприклад, псевдомонадами, мікрококами і бацилами; на ліполітичну активність впливають навіть стрептококу ці мікробних ліпази роблять негативний вплив на смак готового сиру. Виробники даного класу сирів як коагулянт найчастіше використовують сичужний порошок (суміш хімозину і пепсину), а не сичужний екстракт, оскільки він володіє вищою ліполітичною активністю.

В протилежність ліпазам кількість естераз в молоці невелика. Естерази відповідальні за деякі зміни ліпідів, але в дозріванні сиру грають незначну роль.

Навпаки, лужна фосфатаза є естеразою. яка каталізує гідроліз органічних фосфатів. Мабуть, цей фермент в значній мірі адсорбується оболонками жирових кульок. Оскільки при пастеризації він руйнується, ефективність теплової обробки молока контролюють пробої на фосфатазу. Кисла фосфатаза (тобто фосфамоноэстераза) також присутній в молоці. Вона стійка при температурі 96 °С, але її дія на молоко або згусток, мабуть, мінімально.

Ксантіноксидаза («фермент Шардінгера») каталізує окислення альдегідів, і тому цікавий для сироварів. Цей фермент є редуктазою, проявляє активність при температурі 75-80°С і перетворює нітрати на нітрит. Козине молоко, мабуть, не володіє подібним ферментним комплексом. Проте численні редуктази можуть проникати в молоко (а згодом -- в згусток) разом із сторонніми мікроорганізмами.