Биохимические и физико-химические процессы при производстве сыров

 

РЕФЕРАТ 
 

«БИОХИМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЫРОВ» 
 
 
 

Выполнил:

ст.гр. БТМ-10

Нестеров  А.Н. 
 
 
 
 
 
 

Днепропетровск 2010

ВСТУПЛЕНИЕ

 
   1. ФЕРМЕНТЫ СЫЧУГА

 
2. СЫРОПРИГОДНОСТЬ  МОЛОКА

3. КЛАССИФИКАЦИЯ  СЫРОВ

 
4. ЗАКВАСКИ  ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СЫЧУЖНЫХ СЫРОВ

 
5. ПРИМЕНЕНИЕ  ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ

И БИОХИМИЧЕСКИХ  МЕТОДОВ

ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЫРОВ

 
6. ОСНОВНЫЕ  ЭТАПЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА  ПРОИЗВОДСТВА СЫРОВ

 
7. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ  ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПЛАВЛЕНЫХ  СЫРОВ 

8. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ  ПРОЦЕССЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РАССОЛЬНЫХ СЫРОВ

 
9. ПОРОКИ  СЫРОВ 
 
 
 
 
 
 

         ВСТУПЛЕНИЕ 

        В основе производства сыра используется ферментативно-микро  биологический процесс, протекание которого зависит от физико-химических свойств молока, состава микроорганизмов закваски, их способности развиваться в молоке, в сгустке и в сырной массе и условий технологического процесса.

 
        1. ФЕРМЕНТЫ СЫЧУГА

        В сыроделии используются ферменты, выделенные из сычуга 2...3-х  недельных телят или ягнят, питающихся молоком. В их желудочном соке содержатся в основном два фермента: пепсин и химозин (реннин). Оба фермента способны катализировать реакции гидролиза белков. Причем вырабатываются ферменты в желудке животных в неактивной форме (зимогены); пепсин в форме пепсиногена, а химозин — химозиногемл.

        Химозин является гидролитическим ферментом, катализирующим гидролиз пептидной связи у казеинов, что обуславливает процесс свертывания молока. В механизме действия фермента проявляется специфичность, обусловленная тем, что подвергается разрыву всего лишь одна пептидная связь между фенилаланином (Фен-105) и метионином (Мет-106) в молекуле х-казеина.

        Фермент имеет молекулярную массу равную ЗОкДа, с изоэлектри-ческой точкой при рН 4,5. Активность фермента проявляется в слабокислой среде (рН 5,0...5,3) в присутствии ионов кальция. В активном центре фермента содержится карбоксильная группа аспарагиновой кислоты. Химозин обладает низкой протеолити ческой активностью, но высокой молокосвертывающей активностью. Химозин способен гидролизовать казеин в составе мицелл. При этом казеин переходит в казеинат кальция, образуя створоженный сгусток.

        Ферменты (пепсин и  химозин) входят в единый сычужный ферментативный комплекс, в составе которого 60...70% химозина и 30...40 % пепсина. Активность этих ферментов зависит от температуры (рис. 49). С возрастанием температуры активность ферментов увеличивается, достигая максимума при 40 °С. Дальнейшее повышение температуры сопровождается денатурацией фермента и утратой ферментативной активности. При 10 °С, как видно из рисунка, сычужный ферментативный комплекс мало активен.

        Активность ферментов  выражается отношением 1 г навески к количеству свернувшегося молока в граммах, при 35 °С в течение 40 мин и рН 6,2. Так, например, 1г фермента активностью 100 тыс, единиц способен свертывать 100 тыс. г (100кг) молока в течение 40 мин при 35 °С и рН 6,2.

        Лучше всего перед  употреблением сычужные ферменты растворить при 35 °С в среде с кислотностью 45...60 Т, которая была предварительно пастеризована при 85 "С и отфильтрована от белков, или в 0,1М Ка-ацетатном буфере рН 5,0, из расчета 20...40 мг/мл.

        Раствор пепсина  рекомендуется приготовить не менее  чем за 6 ч до начала технологического процесса. Для этого 1 г навески фермента растворяют в 25...40 мл осветленной сыворотки с кислотностью 150...180 °Т и оставляют при комнатной температуре в течение 6 ч.

 
        2. СЫРОПРИГОДНОСТЬ МОЛОКА

        Сыропригодность —  это комплекс физико-химических, биохимических и бактериологических требований к молоку, соблюдать которые необходимо всем кто занимается производством сыра. Нарушение этих требований приводит к получению недоброкачественного сыра. Установление сыропригодности молока по сычужной свертываемости зависит от температуры свертывания, пастеризации, кислотности молока, наличия кальция в ионной форме в самом молоке (сырье) и массы добавленного и активности молокосвертывающего фермента.

        Чистота молока. Молоко, предназначенное для переработки на сыр, должно быть свежим, длительное хранение молока при низкой температуре приводит к возрастанию 3-казеина, что ухудшает свойства сгустка, понижая активность сычужного ферментативного комплекса. В молоке не должно быть механических примесей, а также присутствия болезнетворных бактерий. Бактериальная обсемененность 1 мл молока не более 5 • 10⁵ клеток. Непригодно для сыроделия молозиво и стародойное молоко, т. е. молоко, полученное в первую и последнюю неделю лактации. Животные не должны болеть маститом.

        Кислотность молока. Коровье молоко с кислотностью 1б...18°Т (рН 6,2...6,4) сразу после дойки должно быть отфильтровано и после охлаждения до 10 °С выдержано при этой температуре в течение 10...12ч до кислотности 18...21 "Т. В этот период происходит созревание молока и только после этого молоко можно использовать для производства твердых сыров, тогда как молоко с кислотностью 21...25 Т — для мягких сыров.

        Сычужный ферментативный комплекс (СФК). Активность СФК определяется по способности молока свертываться в его присутствии. Причем этот показатель является ведущим при изготовлении сыра, так как малая активность СФК приводит к формированию дряблого, медленно уплотняющегося сгустка. При высокой активности СФК свертывание молока наблюдается в течение 30...60 мин при 32...35 "С. При этом образуется плотный раскалывающийся сгусток и выделяется зеленоватого цвета прозрачная сыворотка.

        Химический  состав молока. В коровьем молоке, используемом для производства сыра, должно быть липидов в пределах 3,3,..3,5%, а белка не менее 3,1% (2,5% казеина), 8,4% СОМО, при соотношении липид: белок — 1,06...1,17. Молоко должно содержать от 120 до 140 мг % солей кальция, так как понижение концентрации кальция в молоке проявляется в замедлении его свертываемости. При этом сгусток получается дряблый, плохо поддающийся обработке. При изготовлении сыра в молоко добавляют 30 г безводного СаС1₂ на 100кг цельного молока. Молоко, которое не свертывается при добавлении хлорида кальция, непригодно для производства сыра.

        Лекарственные средства. В результате лечения коров антибиотиками или другими лечебными препаратами, в молоке могут обнаружиться их следы, что может повлиять на развитие бактерий, необходимых для сыроварения. Поэтому у таких животных молоко можно использовать в производстве сыра только через 2...3 сут после отмены лекарственных средств.

        3. КЛАССИФИКАЦИЯ СЫРОВ

        Многократно предпринимаются попытки классифицировать сыры. Однако из-за их многообразия, сильных различий в технологических свойствах, пока не удается это сделать. В связи с этим, универсальной классификации сыров нет. Чаще всего в основе классификации сыров используется технологический процесс, в результате которого получен сыр. Однако известно, что разновидность сыра формируется как под влиянием ферментативных систем, так и метаболических процессов, протекающих в микроорганизмах. Кроме того, на формирование сыра оказывает влияние активность сычужных ферментов и химический состав молока. Разнообразие этих факторов определяют индивидуальные свойства каждой разновидности сыра. Поэтому некоторые специалисты в основе классификации используют содержание влага в обезжиренном сыре. По этому показателю сыры подразделяют на очень твердые с содержанием менее 51 % воды, твердые — 49...56 %, полутвердые — 54..,63%, полумягкие — 61...69% и мягкие — более 67%.

        В основе классификации  сыров, предложенной 3. X. Диланяном, использовано разнообразие состава микрофлоры, под воздействием которой формируются различные виды сыров. При этом предлагается разделить все сыры на три класса: сычужные, кисломолочные, переработанные сыры. При этом сычужные сыры делят еще на три подкласса: твердые, полутвердые и мягкие. В созревании твердых сыров принимают участие молочнокислые бактерии, тогда как в созревании полутвердых сыров участвуют молочнокислые бактерии, с обязательным хорошо развитым слоем слизи на поверхности сыра. Мягкие сыры созревают под влиянием шелочеобразующих бактерий сырной слизи и микроскопических сыров.

        Кисломолочные сыры делят на два подкласса: с краткосрочным  созреванием и длительными сроками созревания, тогда как к переработанным сырам относят: сычужные, кисломолочные и переработанные сыры.

        В настоящее время  выпускаются сыры, которые можно  подразделить на пять групп: твердые, полутвердые, мягкие, рассольные и плавленые (рис. 50). Причем в составе твердых сыров выделяют четыре подгруппы: с высокой температурой второго нагревания, с низкой температурой второго нагревания, с высоким уровнем молочнокислого брожения, созревающие при участии сырной слизи.

        Мягкие сыры подразделяются на две подгруппы: с созреванием  и без созревания, тогда как плавленые сыры подразделяются на пять подгрупп: ломтевые, колбасные, пастообразные, сладкие и консервированные.

 
        4. ЗАКВАСКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА  СЫЧУЖНЫХ СЫРОВ

        При производстве сыров  в качестве закваски используется чистая бактериальная культура, в составе которой молочнокислые стрептококки и молочнокислые палочки

        При производстве сыров  с низкой температурой второго нагревания используется препарат ВНИИМСа, в составе которого аналогичный набор бактерий.

        Бактериальный препарат можно использовать для приготовления  закваски или добавлять в молоко при производстве сыра. При этом молоко тщательно перемешивают и выдерживают при 30 °С в течение 2...3 ч до достижения кислотности в 30 °Т. После этого смесь охлаждают до 5 "С, а затем используют в течение 10.,.24 ч. Полученный активированный биопрепарат вносят в молоко перед сычужным ферментом в количестве 0,1...0,5%. Перед началом технологического процесса необходимо каждый раз использовать свежую закваску. 
 

 
        5. ПРИМЕНЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ

        И БИОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

        ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СЫРОВ

        Оптимальными условиями  для работы сычужного фермента (химозин) являются 41 "С и рН молока 6,2...6,4. При температуре выше 60 "С СФК инактивируется, при этом молоко не свертывается. Активность СФК понижается с уменьшением температуры и при температуре ниже 10 °С молоко прекращает свертываться. Поэтому предварительно осуществляют процесс подготовки молока к свертыванию, в течение которого малоактивный фермент превращает казеин в пара-казеин. Этот процесс зависит от температуры. Так, при 3... 10 °С он может длиться 4...5ч, а при 30°С — 15...20мин. Добавляя в охлажденное до З..ЛО"С молоко СФК, в которое предварительно были добавлены закваска и хлорид кальция, инициируют превращение казеина в пара-казеин, а последующее нагревание смеси до 30 °С в течение 1... 1,5 мин способствует формированию сгустка. При этом происходит коагуляция параказеина и уплотнение сгустка.

        Процесс свертывания  молока при производстве твердых  сыров можно условно разделить на 4 стадии: 1) ферментативная; 2) коагуляции; 3) структурообразования; 4) синерезиса.

        При производстве сыров  можно использовать и пепсин —  фермент, выделенный из четвертого отдела желудка взрослых жвачных животных. Однако пепсин обладает меньшей избирательной протеазной активностью по отношению к казеинам, чем химозин.

        Для приготовления  сыра в молоко добавляется от 10 до 40 г безводного СаС1₂ на 100кг молока. Без добавления кальция в молоко, при изготовлении сыра, невозможно получить хороший молочный сгусток. При этом тепловая обработка молока ухудшает качество сгустка. Причем отмечается следующая закономерность — чем выше температура пастеризации и длительнее выдержка молока, тем менее прочный формируется молочный сгусток. Последний образуется за счет формирования связей между фосфорилированными остатками казеина и кальция, при участии сычужных ферментов. Тепловая обработка молока уменьшает содержание ионов кальция, которые в виде фосфатных солей вместе с сывороточными белками выпадают в осадок. Избавиться от этого можно дополнительным внесением в молоко хлорида кальция. 

 
        6. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА СЫРОВ

        При производстве сыров  необходимо строго придерживаться основных требований технологического процесса, которые определяются качественным составом молока, условиями его пастеризации и гомогенизации, а также необходимостью проведения этапа созревания молока с последующим свертыванием молока, и в завершении производится формование сыра, его прессование и поселка.