МИКРОБИОЛОГИЯ Учебное пособие - 2012
ГЛАВА 15. МИКРОБИОЛОГИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
15.1. МИКРОБИОЛОГИЯ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ
15.1.6. Сыры
Сыр вырабатывают путем свертывания молока с помощью сычужного фермента (или молокосвертывающего фермента микробного происхождения) с последующим отделением сыворотки от сырной массы, ее обработки и созревания. По особенностям технологии, составу микрофлоры, участвующей в созревании, сыры распределяют на следующие группы.
1. Твердые сыры с низкой температурой второго нагревания (35—41 °С) — голландский, костромской, угличский, эдам, гауда и др. Для сыров этой группы используют закваску, в состав которой входят мезофильные лактококки и лейконостоки: Lac. lactis, Lac. cremoris, Lac. diacetylactis, Leu. cremoris (состав 1). Кроме того, в процессе созревания участвуют сопутствующие лактобациллы видов L. plantarum, L. casei, L. brevis. Сычужный фермент и микроорганизмы закваски осуществляют основные биохимические процессы при созревании сыра: расщепление лактозы до молочной кислоты, протеолиз белков сырной массы и формирование рисунка в виде мелких глазков за счет выделения СО2 ароматобразующими культурами — Lac. diacetylactis, Leu. cremoris.
2. Твердые сыры с высокой температурой второго нагревания (50—56 °С) — швейцарский, алтайский, маасдам, грюйер и др. В состав закваски для этих сыров входят термофильные молочнокислые бактерии: термофильный стрептококк (Streptococcus thermophilus) и швейцарская палочка (Lactobacillus helveticus) и пропионовокислые бактерии вида Propionibacteriumfreudenreichii.
Отличительной особенностью сыров швейцарской группы является участие в созревании термофильных молочнокислых палочек, обладающих высокой протеолитической активностью и осуществляющих глубокий протеолиз белков сырной массы. В связи с этим в сырах с высокой температурой второго нагревания содержится больше свободных аминокислот и небелковых азотистых соединений, чем в сырах с низкой температурой второго нагревания. Характерный сладковатопряный вкус сыров швейцарской группы обусловлен значительным содержанием пролина, оксипролина, аланина, глутаминовой кислоты, имеющих сладковатый или пряный вкус.
Особую роль в формировании специфического вкуса, запаха, рисунка и консистенции сыра играют пропионовокислые бактерии. Они сбраживают лактаты на второй стадии созревания с накоплением в сыре летучих жирных кислот — пропионовой и уксусной. Образующиеся при пропионовокислом брожении газы — водород и диоксид углерода — способствуют формированию развитого рисунка в виде крупных глазков диаметром до 1—4 см.
3. Сыры с высоким уровнем молочнокислого брожения. В этой группе различают сыры без чеддеризации сырной массы — российский, русский, кантал и др. и с чедцеризацией сырной массы — чеддер, чешир, глостер, данлоп и др.
Характерными особенностями технологии сыров типа российского являются: использование закваски состава 1; длительное вымешивание сырного зерна (40—60 мин) с целью интенсификации молочнокислого процесса; формование зерна насыпью, что способствует образованию характерного для этого вида сыра пустотного рисунка щелевидной формы; частичная посолка в зерне.
Особенностями технологии сыров типа чеддер являются: использование закваски мезофильных молочнокислых бактерий без газообразующих культур (Lac. lactis, Lac. cremoris, L. plantarum); длительное вымешивание сырного зерна, чеддеризация сырной массы (выдерживание сырных пластов при оптимальной для МКБ температуре с целью накопления молочной кислоты), измельчение сырной массы, ее посолка и прессование.
В процессе изготовления твердых сыров МКБ, внесенные с закваской, наиболее интенсивно размножаются во время прессования и в первые 5—10 дней созревания. Их количество достигает максимума 1,0—1,5 х 109 в 1 г. Затем начинается постепенное отмирание МКБ до конца созревания. В сырах швейцарской группы количество пропионовокислых бактерии достигает максимума — 200 млн/г во второй половине созревания, так как эти бактерии в качестве источника питания используют лактаты.
4. Мягкие сыры. Среди мягких сыров различают грибные, слизневые, рассольные сыры, кисломолочные и др.
Грибные сыры. Эта группа объединяет большое количество сыров, созревание которых происходит с участием плесневых грибов: Русский камамбер, Белый десертный (Россия), голубой, горгонзола, талледжио (Италия), Данаблю и Мицелла (Дания), стильтон (Великобритания), рокфор, бри, камамбер (Франция) и др.
В производстве сыра рокфор используют закваску состава 1 и мицелиальные грибы вида Penicillium roqueforti. Эта зеленая плесень размножается по всей сырной массе. С целью создания благоприятных условий роста Р. roquefort головки сыров после прессования прокалывают по всей толще. Микробиологические процессы наиболее активно протекают в сыре в первые сутки созревания: общее количество лактобактерий достигает 5—6 х 109 в 1 г сырной массы. После 30 сут созревания их количество снижается до 25 х 107 в 1 г. Спорообразование Penicilliumroqueforti внутри сыра становится видимым через 2—3 недели после выработки. Эта микрофлора осуществляет ферментативные процессы, в результате которых формируются специфические для данного вида сыра органолептические показатели. Кроме внесенных в смесь лактококков и лейконостоков в рокфоре обнаруживались также дрожжи, микрококки, энтерококки, лактобациллы видов L. casei и L. plantarum, играющие положительную роль в созревании сыра.
Камамбер — мягкий сыр цилиндрической формы, созревающий с белой плесенью на поверхности. При производстве сыра камамбер используют закваску на основе мезофильных лактококков и лейконостоков и жидкую культуру Penicillium camamberti. Иногда суспензию спор Penicillium camamberti наносят на поверхность сыров с помощью ватного тампона или пульверизатора.
На первом этапе созревания камамбера интенсивно размножаются МКБ. Максимальное их количество (2,5 х 109в 1 г) отмечается примерно через 3 ч после прессования, при этом среди всех культур доминирует сливочный лактококк. В результате жизнедеятельности лактобактерий pH сырной массы снижается до значения 4,8. После 6—7 сут созревания на поверхности появляется видимый газон Penicillium camamberti. Рост плесени продолжается в течение 15—20 сут созревания.
Слизневые сыры — мягкие и полутвердые сыры, созревающие со слизью на поверхности. К ним относятся: дорогобужский, смоленский, дорожный (Россия), нямунас, рамбинас (Литва), мароль, мюнстер (Франция), лимбургский (Бельгия), ромадур (Германия) и др.
Сырная слизь представляет собой сообщество солеустойчивых микроорганизмов, размножающихся в аэробных условиях на поверхности сыров. В состав этого сообщества входят три основные группы микроорганизмов: дрожжи, бревибактерии и микрококки. Качественный и количественный состав микрофлоры слизи меняется по мере созревания сыров.
В производстве слизневых сыров используют закваску на основе мезофильных лактококков и лейконостоков. Максимум молочнокислого процесса приходится на период формования и первую стадию созревания. В этот период число клеток лактококков достигает 109 в 1 г сырной массы.
На начальных этапах созревания на поверхности сыров размножаются дрожжи родов Kluyveromyces, Debaryomyces, Saccharomyces, Trichosporon и др. Количество дрожжей достигает максимума (107—109 в 1 г) на 4—5-й день созревания. Затем количество дрожжей начинает уменьшаться, однако они обнаруживаются в небольших количествах до конца созревания. Дрожжи используют для своего питания лактаты и тем самым повышают pH сырного теста. Это создает благоприятные условия для развития основного микроорганизма слизи — Brevibacterium linens. Бревибактерии начинают размножаться на поверхности сыра на 6-е сутки созревания, их количество достигает 109 в 1 г и более, составляя до 90—95 % всей микрофлоры слизи.
В состав микрофлоры слизи входят также микрококки: М. freudenreichii, М. caseolyticus, М. varians. Большинство штаммов микрококков обладают высокой протеолитической, аминопептидазной и липолитической активностью.
Рассольные сыры. Особенностью рассольных сыров является то, что они созревают и хранятся в концентрированном рассоле, что обусловливает остросоленый вкус, ломкую консистенцию и белый цвет сыра. В эту группу сыров входят брынза, грузинский, имеретинский, осетинский, столовый, чанах, сулугуни, фета и др. Для рассольных сыров характерно повышенное содержание соли (4—7 %) и влаги в зрелом продукте (47—53 %). В состав закваски для рассольных сыров подбирают галотолерантные штаммы лактококков, которые могут осуществлять молочнокислый процесс при повышенном содержании хлорида натрия.
В процессе созревания сыров могут появляться различные пороки вкуса, запаха, консистенции. Наиболее распространенными из них являются следующие.
Горький вкус сыра объясняется избыточным накоплением специфических горьких полипептидов в результате расщепления казеина под действием сычужного фермента и пептидгидролаз МКБ, характеризующихся слабой протеолитической активностью. Большое количество горьких пептидов способны накапливать энтерококки (Enterococcus faecalis), присутствующие в сыром молоке и выдержавшие пастеризацию. Для предупреждения порока следует использовать закваски, включающие молочнокислые бактерии с высокой протеолитической активностью, отбирать для производства сыра высококачественное сырое молоко.
Кислый или излишне кислый вкус — наиболее распространенный порок сыров с низкой температурой второго нагревания. Он возникает в основном вследствие переработки излишне зрелого молока, введения больших доз закваски, использования закваски с повышенной кислотообразующей активностью. Кислый вкус в швейцарском и советском сыре может возникнуть при отсутствии или слабом развитии пропионовокислого брожения.
Для предупреждения порока необходимо систематически контролировать качество молока и закваски, регулировать развитие молочнокислого процесса путем разбавления сыворотки водой. Выработку сыров следует вести так, чтобы получить оптимальные значения активной кислотности (pH) и влажности сыров после прессования.
Колющаяся консистенция (самокол). Порок характеризуется появлением в сыре трещин длиной более 1 см. При действии небольших внешних нагрузок размер трещин увеличивается. Довольно часто колющаяся консистенция сочетается с отсутствием рисунка в сырах. Одним из условий, способствующих возникновению колющейся консистенции, является недостаточная связность сырной массы, что объясняется низким содержанием кальция и фосфора в сыре. Как указывалось выше, высокая скорость молочнокислого процесса во время выработки сыра приводит к снижению связанного Са и Р и низкому минимальному значению pH в сыре. Самокол имел место в сырах с pH после прессования ниже 5,17.
Возникновению самокола способствуют также высокие концентрации соли, позднее газообразование, вызываемое БГКП или гетероферментативными лактобациллами.
Меры предупреждения порока: поддержание pH на оптимальном уровне путем использования молока с надлежащей кислотностью; подбор соответствующей дозы закваски, продолжительности обработки зерна; установление оптимальной влажности сыра; раскисление сыворотки, в случае необходимости, водой.
Свищи. Внутри сыра образуются разрывы до 0,5 см, которые могут расширяться с появлением наружных отверстий. В них попадают посторонние микроорганизмы, в первую очередь споры плесневых грибов, дрожжи, гнилостные бактерии. Причины образования свищей cледующие: переработка молока с повышенной кислотностью, пересушка сырного зерна, плохая его клейкость и излишнее газообразование.
Раннее вспучивание — порок, обусловленный интенсивным развитием газообразующей микрофлоры в первые 5—10 сут после выработки. Этот порок проявляется в образовании внутри сыра большого количества мелких глазков, сыр становится вздутым, корка нередко растрескивается. Возбудителями порока являются дрожжи и БГКП, которые сбраживают молочный сахар в течение первых трех дней после прессования. Поскольку дрожжи и БГКП уничтожаются при пастеризации молока, то основными условиями раннего вспучивания сыров являются постпастеризационная контаминация молока микроорганизмами и низкая активность закваски. Из колиформ наибольшую опасность представляют роды Klebsiella и Enterobacter, поскольку они образуют в три раза больше газа, чем Е. coli. Одной из важнейших предупредительных мер раннего вспучивания является эффективная мойка и дезинфекция оборудования и трубопроводов, с которыми соприкасаются молоко и сырный сгусток. Другая действенная мера — повышение скорости молочнокислого процесса, особенно на первых этапах производства сыра. В этом случае важную роль играет не только активность используемой закваски, но и предварительное созревание молока.
Позднее вспучивание. Порок возникает в сырах с высокой и средней температурой второго нагревания при интенсивном размножении в сырной массе спорообразующих клостридий, прежде всего маслянокислых бактерий — Clostridium butyricum и С. tyrobutyricum. Оба вида образуют масляную кислоту и большое количество газов — Н2 и СO2. Рисунок сыра становится губчатым или щелевидным, консистенция размягчается, становится мажущейся, сыр имеет резкий неприятный запах масляной кислоты и прогорклый вкус, сырная головка вспучивается, корка растрескивается. Клостридии размножаются в сыре на поздних стадиях созревания, когда молочный сахар полностью сброжен, и pH начинает повышаться за счет накопления щелочных продуктов распада белка. Позднее вспучивание можно предотвратить использованием высококачественных кормов, бактериофугированием сырого молока, позволяющим удалить до 90 % спор бактерий, добавлением веществ, ингибирующих рост маслянокислых бактерий (пероксидазнокаталазная обработка), подбором в состав заквасок лактобактерий — антагонистов маслянокислых бактерий (антагонистические закваски, содержащие L. plantarum).
Отсутствие рисунка (слепой сыр). Сыр без рисунка часто получается при выпадении из состава закваски или подавления жизнедеятельности газообразующих культур — Lac. diacetylactis и Leuconostoc cremoris в сырах с низкой температурой второго нагревания или Propionibacterium schermann в сырах с высокой температурой второго нагревания.
Подавление жизнедеятельности этих микроорганизмов может быть вызвано бактериофаговой инфекцией, повышенным содержанием хлорида натрия (особенно чувствительны к нему пропионовокислые бактерии). При слишком низком значении pH сырной массы правильный рисунок может не образоваться.
Плесневение. При неправильном уходе за сырами и нарушении режимов созревания на поверхности сыров появляются колонии различных видов мицелиальных грибов. Споры грибов попадают на поверхность сыра из воздуха, со стеллажей. Необходима эффективная дезинфекция стеллажей, фильтрация воздуха, поступающего в помещение для созревания сыров. Для устранения развития плесневых грибов поверхность сыра обрабатывают сорбатом калия. В солильные бассейны добавляют 0,5—1,0 % сорбата калия.
Изъязвление корки (осповидная плесень). Порок вызывает плесневый гриб Geotrichum candidun (синонимы Oospora lactis или Endomyces lactis). Сначала на поверхности сыра появляются мелкие круглые пятна белого цвета. В дальнейшем мицелий плесени проникает вглубь сырной корки, вследствие чего на ней образуются отверстия диаметром 5—10 мм. При сильном обсеменении осповидной плесенью корка может полностью разрушиться.