Всё о свёртывании молока – коагуляция молока

Сегодня мы поговорим об одном из самых важных процессов, с которыми приходится сталкиваться в процессе преобразования молока – это коагуляция молока.

Общая информация о молоке

Состав молока характеризуется большой сложностью по характеру и форме составляющих его компонентов. В коровьем молоке количественно преобладают четыре компонента:

• вода (90%);
• жир (3%);
• растворимые и нерастворимые белки (3%);
• лактоза (4%).

Общая характеристика нерастворимых белков

Это казеины, которые составляют примерно 77% общего белка коровьего молока. Казеины – благородные элементы молока. У млекопитающих они обеспечивают передачу питательных веществ, особенно минералов, от матери потомству. Казеины представляют собой фосфорилированные белки и, естественно, богаты минералами. Кроме того, они в основном связаны с фосфатом кальция, который необходим для развития костей. Концентрация кальция в молоке настолько высока, что без присутствия казеинов он выпал бы в осадок.

Казеины также являются благородными элементами в производстве сыра, поскольку они представляют собой компонент, определяющий выход сыра. Казеины также обладают интересными технологическими свойствами: эмульгирующими, пенообразующими, вязкими, увлажняющими и желирующими свойствами.

Казеины являются особыми белками, потому что, в отличие от большинства клеточных белков, они не принимают четко определенной глобулярной трехмерной структуры после своего образования.

Процесс коагуляции

Процесс коагуляции заключается в модификации белков, содержащихся в молоке, под действием ферментов: казеин переходит из растворимого состояния в нерастворимое или желатиновое, образуя, таким образом, твердую сеть, которая окружает жировые шарики, заключая в себе водную фазу молока, составной частью которой она является.

Под консистенцией мы подразумеваем желеобразную массу, которая самопроизвольно стремится к сокращению или синерезису, а затем вытесняет водную фазу: получают твердый творог и жидкую сыворотку. Коагуляция молока достигается за счет двух разных принципов, о них мы поговорим ниже.

Кислотная коагуляция

Механизм коагуляции путем ферментации, также называемый кислотной коагуляцией, носит электрохимический характер и индуцируется молочнокислыми ферментами. Её получают за счет подкисления молока, которое вызывает переход казеина из растворимого в желеобразное, когда само молоко достигает оптимальной концентрации кислоты pH = 4,6, а время свертывания исчисляется часами, так как оно длительное, поскольку молоко должно сначала подкислиться, т. е. лактоза превращается в молочную кислоту и, таким образом, создает подходящую среду для «флокуляции» казеина при температуре около 30°С. Образующийся сгусток очень рыхлый, не очень плотный и малоэластичный, так как желеобразная сетка мягкая и кремообразная и не позволяет идеально отделить сыворотку от сухого вещества и содержит мало минеральных солей: вмешалось действие деминерализации, в результате которой кальций переходит в сыворотку и, в свою очередь, удаляется при очищении.

Наиболее часто используются Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc и Streptococcus, но они варьируются в зависимости от сыров и технологий. Камамбер, например, содержит большую часть Lactococcus, и только молоко, где есть Streptococcus thermophilus и Lactobacillus bulgaricus, может претендовать на звание йогурта.

Основная функция этих бактерий заключается в расщеплении лактозы с образованием молочной кислоты. Последний высвобождается при росте микроорганизмов и постепенно нейтрализует электроотрицательные заряды к-казеинов. Электростатическое отталкивание между мицеллами казеина уменьшается по мере обогащения среды ионами Н +, затем исчезает, вызывая сближение и агрегацию мицелл казеина.

Сычужная или ферментативная коагуляция

Ферментативная коагуляция молока часто является основным процессом коагуляции вареных прессованных сыров, таких как Конте или Бофор. Фактически для этих сыров добавляют больше экстрактов коагулянта, чем для мягких сыров. В результате действия фермента химозина, содержащегося в сычужном ферменте, который имеет задачу дестабилизировать сложную молекулярную структуру казеинов, являются свободными и диспергированными, поскольку они являются k-казеинами. Химозин атакует эти внешние разветвления, расщепляя их пополам и вызывая дезориентацию и дестабилизацию в молекулярном теле казеинов – мицеллах – до такой степени, что вмешивается кальций, растворенный в молоке минерал, который при поддержке фосфора объединяет мицеллы казеинов, способствуя их сближению и тем самым создавая под дном студенистого сгустка густую сеть, имеющую губчатую структуру и способную удерживать сыворотку. Этот тип коагуляции имеет более плотный сгусток, чем тот, который получается при кислотном типе, так как он гидратирован и эластичен, богат кальцием и четко отделяет сыворотку. Более низкое содержание воды в твороге предотвращает сильное развитие молочнокислых бактерий, что делает сыры более сладкими и более устойчивыми к созреванию, которое происходит медленнее.

Сычужная коагуляция характерна для сыров средне-длительного созревания, менее кислых, с более высоким содержанием сычужного фермента и четкой эластичной структурой.

Оптимальная температура для коагуляции 36/41 °С, так как она не возникает при температуре ниже 15 °С, однако может варьироваться в зависимости от степени кислотности молока и условий окружающей среды. Кислое молоко более чувствительно к действию сычужного фермента, поэтому при прочих равных условиях время свертывания уменьшается с понижением рН, к тому же сычужный фермент не может действовать в отсутствие солей кальция. Сегодня сычужная коагуляция по-прежнему используется в технологии производства сыра, в основном в жидком или порошкообразном виде.

Сычужный фермент состоит в основном из химозина, пепсина и в меньшем количестве трипсина, секретируемых в четвертом желудке жвачных животных. Эти ферменты принадлежат к семейству аспарагиновых протеиназ.

Сычужный фермент играет важную роль в органолептических характеристиках производимых сыров. Действительно, помимо химозина и трипсина присутствие липаз вызывает высвобождение свободных жирных кислот во время созревания сыра. Таким образом, многие сыры получают свои уникальные характеристики от сычужного фермента, используемого при их производстве. Существуют также коммерческие липазы, которые можно добавлять для лучшего контроля конечных характеристик сыра.

На протеолитическую активность сычужного фермента сильно влияют факторы окружающей среды. Коагулянтное действие на молоко достигается при рН, близком к 5,5, а оптимальная температура составляет от 40 до 42 °С, при 40 °С, а чаще всего от 30 до 35 °С оптимальная активность.