Закваски и бактериальные препараты в сыроделии

Закваски и бактериальные препараты имеют решающее значение в производстве сыра. Микрофлора, вносимая этими заквасками, играет важную роль в формировании специфического вкуса, аромата и общей биологической ценности сыра. В процессе производства и созревания сыра в нем культивируется целый ряд микроорганизмов, каждый из которых придает уникальные свойства различным сортам сыра.

Бактериальные препараты в сыроделии служат, прежде всего, для стимулирования роста молочнокислой микрофлоры. Эта специализированная микрофлора отвечает за ферментацию лактозы в ряд кислот, особенно в молочную, уксусную и пропионовую кислоты. Хотя в производстве сыра используются разнообразные микроорганизмы, в том числе молочнокислые бактерии, пропионовокислые бактерии и даже плесень, именно молочнокислые бактерии играют решающую роль.

Эти бактерии осуществляют преобразующий процесс при производстве сыра. Они метаболизируют основные компоненты молока, такие как лактоза, белки и жиры, превращая их в соединения, которые придают сыру уникальный вкус и аромат. Помимо вкуса, молочнокислые бактерии играют роль в физическом формировании сыра. Они активируют ферменты, ответственные за свертывание молока, ускоряя синерезис — процесс отделения жидкости от гелеобразной матрицы. Это определяет не только текстуру и консистенцию сыра, но и его общее качество. Быстрая ферментация лактозы этими бактериями регулирует активную кислотность сыра и окислительно-восстановительный потенциал. Эта корректировка создает среду, враждебную нежелательным микроорганизмам. Кроме того, молочнокислые бактерии способствуют безопасности сыра, подавляя рост вредных и потенциально патогенных организмов благодаря вырабатываемым ими антибактериальным соединениям. Это гарантирует, что сыр не только вкусный, но и безопасный для употребления.

Закваски выполняют 3 функции

Закваски играют многогранную роль в процессе брожения, выполняя три основные функции.

1. Сначала они подвергаются гликолизу, при котором лактоза превращается в молочную кислоту. Это преобразование жизненно важно, поскольку оно помогает придать продуктам на закваске острый вкус.
2. Во-вторых, закваски участвуют в протеолизе, который включает расщепление молочного белка на более простые вещества, такие как пептоны, пептиды и аминокислоты. Это расщепление имеет решающее значение для улучшения усвояемости продукта и улучшения его текстуры и вкуса.
3. Наконец, есть липолиз, при котором закваски превращают молочный жир в кетокислоты и сложные эфиры. Этот процесс не только влияет на вкусовой профиль конечного продукта, но и на его аромат, придавая закваске характерный и привлекательный аромат.

В совокупности эти функции подчеркивают важность заквасок в достижении желаемого вкуса, текстуры и аромата ферментированных продуктов.

Виды брожения

Ферментация (брожение) — это важнейший биохимический процесс, при котором углеводы превращаются в специфические конечные продукты под действием микроорганизмов и их ферментов.

Одним из известных типов является молочнокислое брожение, во время которого углеводы превращаются в молочную кислоту. Это преобразование происходит, когда лактоза расщепляется на глюкозу и галактозу ферментом лактазой. Эти более простые сахара впоследствии подвергаются ряду реакций, в результате которых образуется пировиноградная кислота, которая в конечном итоге превращается в молочную кислоту. Важно отметить, что помимо молочной кислоты во время этого процесса могут образовываться и другие побочные продукты.

Другой вид ферментации – пропионовокислое брожение. Этому способствуют бактерии, обитающие в рубце и кишечнике жвачных животных. Здесь молочная кислота подвергается дальнейшей переработке и превращается в пропионовую кислоту. Это особенно важно для жвачных животных, поскольку способствует процессу пищеварения.

Спиртовое брожение (спиртовая ферментация) — еще одна распространенная форма. Конечными продуктами этого процесса являются этанол и углекислый газ. Этот тип ферментации имеет решающее значение в производстве алкогольных напитков, а также играет роль в выпечке, где углекислый газ помогает хлебу подняться.

Маслянокислое брожение приписывают бактериям рода Clostridium. В результате ферментации образуются различные продукты, такие как масляная, уксусная и молочная кислоты, а также бутанол и этанол. Эти продукты, особенно масляная кислота, могут вызвать прогоркание пищевых продуктов. Однако этот нежелательный эффект можно смягчить или остановить, добавив такие вещества, как нитриты, нитраты, селитра и лизоцим.

Наконец, существует уксуснокислое брожение, в результате которого образуется уксусная кислота. Обычно этот тип ферментации считается нежелательным, особенно для некоторых пищевых продуктов, поскольку он может придать им кислый вкус или испортить их. Это тот же процесс, который превращает вино в уксус, если его оставить на воздухе в течение длительного времени.

Заквасочные культуры для производства сыра согласно классификации

Закваски играют решающую роль в производстве сыра, определяя вкус, текстуру и общее качество готового продукта. Эти культуры можно разделить на общие категории в зависимости от типа сыра, для которого они используются. Например, в сырах, требующих низкотемпературного нагрева, таких как «Русский» и «Голландский», преимущественно используются штаммы молочнокислых стрептококков, такие как Lactis, Cremoris и acetylactis. Напротив, те сыры, которые подвергаются высокотемпературному нагреву, такие как «Швейцарский» и «Масдам», содержат смесь штаммов термофильного стрептококка (термофилиус), пропионовой кислоты и молочнокислого стрептококка.

В рассольных сырах и сырах, проходящих процесс чеддеризации, таких как «Брынза» и «Чечил», используются разнообразные культуры, включая болгарскую палочку (bolgaricum), молочнокислые стрептококки и термофильные стрептококки (termofilius). В голубых сырах, таких как «Рокфор» и «Дорблю», используются молочнокислые стрептококки, а также штаммы плесени, такие как pinicilinforti, которые придают им особый вкус и внешний вид.

Кроме того, определенные уникальные формы связаны с определенными типами сыра. Geotrichum candidum — белая плесень, часто встречающаяся на мягких сырах, таких как «Бри» и «Камамбер». Однако это не доминирующий штамм в этих сырах. Penicillium camberti — еще одна белая плесень, ответственная за характерный вкус и аромат камамбера. Сине-зеленые плесени, такие как Penicillium roqueforti и Penicillium glaucum, необходимы для образования творога в голубых сырах, таких как «Стилтон» и «Рокфор». Другая плесень, Mucor rasmusen, необходима для производства норвежских сыров из обезжиренного молока, примером может служить Gammelost. Эти специфические формы влияют не только на вкус и текстуру, но и на внешнюю привлекательность сыров, в которых они используются.

Температура, уровень аэрации, концентрация растворенных веществ, реакция среды и свойства субстрата имеют решающее значение в регулировании активности микрофлоры при создании как закваски, так и конечного продукта. В нормативно-технической документации четко обозначены процессы и условия, необходимые для обеспечения активности данной микрофлоры. Это очень важно, поскольку гарантирует, что закваска и конечный продукт будут обладать заданными специфическими свойствами. Тем не менее, в реальной производственной среде технологи часто сталкиваются с разнообразными проблемами. В таких ситуациях им необходимо глубокое понимание того, как скорректировать производственные процессы, чтобы конечный продукт соответствовал установленным стандартам. Еще один момент, на который следует обратить внимание, — это классификация молочнокислых бактерий. В зависимости от продуктов брожения эти бактерии можно разделить на две группы: гомоферментативные и гетероферментативные.

Гомоферментативные молочнокислые бактерии приводят к типичному виду молочнокислого брожения, известному как гомоферментативное брожение. В этом процессе молочная кислота является преобладающим конечным продуктом, составляющим более 90% результата.

Гетероферментативные молочнокислые бактерии ответственны за особый процесс ферментации, известный как гетероферментативное брожение. В отличие от других методов ферментации, где молочная кислота является основным продуктом, при гетероферментативном брожении молочная кислота составляет лишь около 50% конечных продуктов. Наряду с молочной кислотой образуется несколько побочных продуктов, в частности уксусная кислота, этиловый спирт и диоксид углерода. Признание этой разницы жизненно важно при изучении процессов бактериальной ферментации. Конкретные бактерии, участвующие в ферментации, определяют состав и характер получаемых продуктов.

Методы приготовления заквасок

Методы приготовления заквасок разнообразны и различаются в зависимости от региона. В мировой практике для приготовления препарата часто используются отдельные штаммы, но в России типичным подходом является использование комбинаций двух и более штаммов. Этот подход с использованием нескольких штаммов направлен на производство закваски универсального качества. Одной из причин этого является сложная задача по инкапсуляции как кислотообразующих, так и ароматообразующих свойств в одном штамме. Более того, стартер с несколькими штаммами обеспечивает уровень защиты. Если один штамм становится неактивным, другие могут взять на себя управление, чтобы обеспечить продолжение процесса ферментации. И наоборот, использование закваски с одним штаммом представляет более высокий риск, особенно если она подвергается риску бактериофагов.

При приготовлении кисломолочных продуктов можно использовать как жидкие, так и сухие закваски, полученные из чистых бактериальных культур. Сухие культуры имеют более длительный срок хранения, часто превышающий 5-8 месяцев, тогда как жидкие культуры хранятся от 10 до 15 дней. Хотя жидкие культуры могут представлять проблемы при транспортировке из-за своей формы, они имеют преимущество на этапе подготовки. После размораживания они проявляют высокий уровень активности, что делает их пригодными для прямого введения в молоко. Оба вида размножаются одинаково, особенно при приготовлении рабочей закваски из вторичной или трансферной закваски. К этим культурам полезно добавлять такие вещества, как экстракт поджелудочной железы и фосфатные соли, поскольку они действуют как ингибиторы бактериофагов.

Лаборатории, производящие сухие бактериальные культуры, часто удовлетворяют специфические потребности предприятий. Они отправляют культуры в пробирках, каждая весом от 1 до 2 граммов, и включают инструкции с подробным указанием даты производства продукта и срока его годности. Как сухие, так и жидкие бактериальные культуры имеют уникальные этапы приготовления. Например, сухие культуры нуждаются в активации или «оживлении» перед использованием. Это включает в себя подготовку первичных, вторичных и рабочих заквасок. Когда закваска готова к использованию, ее смешивают с хлоридом кальция при температуре коагуляции, обычно в пропорциях от 0,5% до 2% от массы смеси.

В промышленном процессе производства сыра бактериальные закваски играют решающую роль. В целом можно выделить два преобладающих типа этих культур. Первый тип предназначен для небольших твердых сыров, подвергающихся низкой температуре второго нагрева. В эту категорию входят мезофильные лактококки, которые далее подразделяются на две группы: гомоферментативные или кислотообразующие типы, такие как Str. Lactis, Str. cremoris, Lcasei, а также гетероферментативные типы, такие как Str. diacetilactis и Leulactic Leucremoris.

С другой стороны, второй тип используется для сыров, требующих высокой температуры второго нагрева, с участием преимущественно термофильных стрептококков и палочки. Примечательно, что пропионовые бактерии широко используются при создании таких сыров, как швейцарский и советский, которые имеют четкий рисунок и также требуют высокой температуры второго нагрева.

При производстве натуральных сыров принято использовать профильные мультиштаммовые комбинированные закваски. Эти культуры имеют преимущество, поскольку они проявляют повышенную устойчивость к бактериофагам, адаптируются к изменяющемуся составу и свойствам молока и могут развиваться в широком диапазоне температур. Двумя важными типами этих культур являются закваски БЗ и концентраты бактерий БK. Эти концентраты бактерий можно непосредственно использовать в сыроделии либо после активации, либо даже без предварительной активации. Кроме того, из этих бактериальных концентратов можно получать промышленные закваски.

Однако процесс производства стартовых культур не лишен проблем. Серьезную озабоченность вызывают риски загрязнения чужеродной микрофлорой и бактериофагами. Для решения этих проблем отечественная промышленность в последние годы все чаще применяет стартеры прямого введения (DVS). Эти DVS вводятся в смесь за 30-45 минут до фазы свёртывания. Преимущества использования стартовых культур прямого введения многообразны. Они позволяют использовать молоко более низкого качества, обеспечивают простоту применения, поскольку их можно добавлять в неразбавленном виде непосредственно в оборудование для производства сыра, обеспечивают постоянный видовой состав бактерий и устойчивость к фагам