Бактериальные закваски и препараты в производстве сыров

В молоко перед свертываемостью вносят бактериальные закваски (БЗ) и бактериальные препараты (БП).

Для чего нужны бактериальные закваски?

Заквасочная микрофлора играет многофункциональную роль в производстве сыров:

1. вызывает молочнокислое брожение, которое формирует вкус и текстуру продукта;
2. производит протеолитические ферменты, расщепляющие белки, накапливает низкомолекулярные пептиды и свободные аминокислоты, влияет на вкус сыров и повышает их усвояемость и биологическую ценность;
3. производит липолитические и другие ферменты с последующим гидролизом жиров с образованием свободных жирных кислот, биохимическими превращениями с формированием вкусовых и ароматических соединений – диацетила, спиртов, эфиров;
4. производит газ гетероферментативными бактериями (формирование рисунка сыра – размеров, формы и расположения ячеек) и осуществляет антагонистическое действие в отношении технически вредной и патогенной микрофлоры.

Бактериальные закваски и бактериальные препараты: виды

Бактериальные закваски и бактериальные препараты для производства сыров отличаются качественным и количественным составом микрофлоры, ее активностью, количеством жизнеспособных клеток, формой фасовки, назначением и способом использования.

В сыроварении применяют две основные группы микроорганизмов:

• мезофильные (оптимальная температура развития 20-40 ° С) и
•  термофильные (до 45 ° С) культуры.

К мезофильным  лактококкам, которые преимущественно входят в состав БЗ для сыров голландской группы, относятся лактобактерии видов Lactococcus lactis ssp.  lactis, Lactococcus lactis ssp.  cremoris (активные кислотообразователи) и Lactococcus lactis ssp lactis biovar diacetilactis, Leuconostoc mesenteroides ssp.  mesenteroides, Leuconostoc mesenteroides ssp.  cremoris, Leuconostoc lactis (ароматообразующие бактерии).

Роль кислотообразующих молочнокислых микроорганизмов заключается в интенсивном сбраживании лактозы и накоплении в сырной массе необходимого количества молочной кислоты. Роль ароматообразующих бактерий заключается в формировании вкусовых свойств и рисунка сыра за счет гетероферментативного сбраживания лактозы и цитратов и образования диацетила, летучих органических кислот и диоксида углерода.

Из приведенных ароматообразующих бактерий активными являются микроорганизмы вида Leuconostoc mesenteroides ssp.  mesenteroides. В состав заквасок также часто привлекают мезофильные лактобациллы Lactobacillus casei и Lactobacillus plantarum, которые обладают способностью к расщеплению горьких пептидов и являются антагонистами к бактериям группы кишечных палочек.

В производстве сыров швейцарской группы в состав БЗ кроме мезофильных молочнокислых бактерий входят также термофильные молочнокислые бактерии и пропионовокислые бактерии.  Из термофильных лактобактерий применяют Streptococcus salvarius ssp.  thermophilus и молочнокислые палочки – Lactobacillus helveticus, Lactobacillus delbrueckii ssp.  bulgaricus, Lactobacillus delbrueckii ssp.  lactis.

В некоторых технологиях применяют БЗ, в состав которых входит также ацидофильная палочка – Lactobacillus acidophilus.

Роль пропионовокислых бактерий заключается прежде всего в формировании специфического пряного привкуса, а также в формировании крупных ячеек.

Эти бактерии активно производят органические кислоты, витамин В12 и фолиевую кислоту.  Из пропионовокислых бактерий применяют именно Propionibacterium freudenreichii.

Для производства сыров с чеддеризацией сырной массы и повышенным уровнем молочнокислого процесса применяют БЗ на основе мезофильных культур, в частности, вида L. cremoris (до 90% от общего количества микрофлоры), который образует хороший сгусток и не вызывает пороков вкуса и запаха.  Остальные микрофлоры заквасок – бактерии L. lactis, S. thermophilus и лактобациллы L. helveticus, L. bulgaricus, L. сasei, L. plantarum.

В технологии российского сыра используют мезофильные лактококки и ароматообразующие  бактерии.

Закваски и концентраты по количеству видов микроорганизмов, входящих в их состав бактериальных различают

• моно,
• поли-
• смешанные закваски и концентраты.

Чаще всего применяют смешанные симбиотические штаммы культуры мезофильных и термофильных бактерий, что обеспечивает выработку молочной кислоты, ароматообразующих соединений и углекислого газа.  Одноштамовые культуры используют тогда, когда целью является рост кислотности и расщепления белков, как в сырах типа чеддер.

Бактериальные закваски: как вносить

Функции закваски:

• способность образовывать молочную кислоту,
• способность ращеплять белок,
• образовывать диоксид углерода.
• заквасочные бактерии вместе с липолитическими ферментами расщепляют молочный жир до сложных эфиров, кетонов и кетокислот,
• формируют вкус и запах сыров.

Доза закваски

В зависимости от вида сыра необходимая доза бактериальной закваски, которая добавляется в нормализованную смесь, составляет от 0,5 до 2,5%, хотя возможны и отклонения, связанные с видом заквасочных бактерий и их активности.  Закваску добавляют в молоко при температуре 30 ° С во время заполнения сыроварной ванны.  Для равномерного распределения микроорганизмов закваски и увеличение времени предыдущего вызревания молока закваску вносят в молоко в потоке в начале заполнения емкостей.

При внесении закваски следует избегать попадания воздуха в молоко, чтобы не снизить качество сгустка и не потерять казеин в сыворотке.  Более точную дозу закваски выбирают в зависимости от вида сыра, скорости наращивания кислотности сыворотки и скорости обсушивания сырного зерна, степени зрелости и физико-химических показателей исходного сырья.

Когда белок свертывается, бактериальные клетки концентрируются в сырном зерне.  Интенсивный рост кислотности снижает значение рН и способствует синерезису.  Важной функцией кислотообразующих бактерий является способность к подавлению развития посторонней микрофлоры за счет молочной кислоты.  Образование молочной кислоты прекращается самопроизвольно, когда вся лактоза в сыре ферментирована.  В сырах типа чеддер ферментация лактозы может закончиться уже к прессованию сыра, а в других видах – в течение недели.

При производстве полутвердых и мягких сычужных сыров кроме молочнокислых стрептококков используют микрофлору сырной слизи в виде водной суспензии желтого или красного цвета.  Наиболее широко применяют белую и сине-зеленую плесень.  Эта микрофлора придает сырам специфический вкуса и аромат.  Поверхность сыров сбрызгивают суспензией после их соления и обсушивания в солильном отделении.

Иногда активность заквасочных культур снижается, что приводит к слишком длительному сквашиванию или отсутствию кислотообразования.  Это объясняется, как правило, наличием в молоке антибиотиков, бактериофагов.

Типы заквасочных культур

Для изготовления сыров используют следующие типы заквасочных культур:

• жидкие;
• сухие;
• замороженные;
• концентрированные замороженные или сублимационно высушенные;
• высушенные распылительным способом.

Жидкие препараты фасуют во флаконы и применяют для приготовления материнской закваски.  Их преимуществом является активность микрофлоры, а недостатком – незначительный срок хранения (до нескольких суток).

Срок хранения сухих заквасок при содержании в 1 г около 10⁹ жизнеспособных клеток составляет до 3 мес.

Сухие бактериальные концентраты изготавливаются методом вакуумной сублимации, что позволяет в 1 г получать до 10¹¹ жизнеспособных клеток. Они сохраняются до 6 мес.

Однако самыми современными, качественно новыми заквасками выступают закваски прямого внесения, которые применяют в мировой практике уже около 15-20 лет.

Закваски прямого внесения (DVS) – это высококонцентрированные бактериальные препараты, которые выпускаются в замороженном виде, в форме сухих лиофилизированных препаратов и жидкой биомассы.  Сухие культуры DVS, которые имеют в 1 г не менее 5 · 10¹⁰ колониеобразующих организмов (КОЕ), могут храниться в условиях морозильных камер при температуре -18 °С до 12 мес.  Сухие лиофилизированные DVS-культуры в пакетах из фольги имеют долгий срок хранения, а жидкие культуры хранятся при температуре минус 18 °С до 45 суток.  Применение заквасок прямого внесения требует большего времени активизации, чем другие виды БП, поэтому промежуток времени с момента внесения закваски до внесения молокосвертывающего фермента увеличивается до 30-40 мин, что следует обязательно учитывать.

Закваски прямого внесения по сравнению с другими видами БП имеют такие преимущества:

• нет необходимости в предварительной длительной подготовке препарата;
• не нужны заквасочные отделения;
• процесс ферментации становится более контролируемым;
• уменьшается риск повторного бактериального обсеменения, а следовательно, повышается качество готового продукта.

Именно закваски придают сыру специфический вкус, аромат, обеспечивают скорость созревания, консистенцию. 

Комбинации различных по вкусам аминокислот, образованных при сбраживании, и их количественное соотношение определяют органолептические свойства сыров.

Пропионовокислые бактерии, которые применяют для производства сыров швейцарской группы, способствуют расщеплению белка до сладких аминокислот, поэтому такие сыры имеют сладковато-пряный привкус.  Кроме того, следствием жизнедеятельности пропионовокислых бактерий является интенсивное выделение углекислого газа, который в сырном тесте распределяется в виде ячеек правильной круглой формы диаметром до 18 мм.

Применение заквасок в технологии сыров различных групп

В технологиях сыров голландской группы применяют молочнокислые стрептококки, которые образуют меньше углекислого газа, что сказывается и на размерах ячеек – до 7 мм. Вкус таких сыров кисловатый, иногда ощущается ореховый привкус, как в сыре Эдам.

Читайте также: История технологии сыра

Сыры швейцарской и голландской группы имеют округлую правильную форму ячеек, поскольку они формируются под слоем сыворотки, без доступа воздуха, после подпрессовки на поверхности сырного пласта образуется корочка.

Российский сыр вследствие частичной чеддеризации и интенсивного молочнокислого брожения имеет кислый вкус.  В сырах типа Российского рисунок образуется из ячеек неправильной формы, так как сырное зерно насыпают в сырные формы в сухом виде без сыворотки. Воздушные прослойки между отдельными сырными зернами способствуют после запрессовки образованию ячеек неправильной угловатой формы.

Для сыров итальянской группы (чеддер, Козачок) как закваску используют молочнокислые палочки (ацидофильную, болгарскую), что приводит к высокой кислотности сырной массы.  Подобные сыры изготавливают с созреванием сырной массы, которая сопровождается ростом кислотности.

Такой технологический способ называют чеддеризацией.  Его проводят при температуре 38-42 °С.

В этих условиях заквасочная микрофлора обеспечивает определенные структурные изменения белка, который начинает расщепляться уже при вышеуказанных температурах.

Закваски подбирают с учетом заданного технологического эффекта. Чаще всего в сыроварении применяют многоштамовые закваски с 3-4 штаммами.  Каждый штамм играет свою роль в формировании органолептических свойств готового сыра.

Ранее сыроделы применяли пересадочные культуры. Сначала из сухой закваски готовили материнскую закваску на стерилизованном молоке при определенной температуре  (36-42 °С – для термофильной микрофлоры, 28-32 °С – для мезофильной в течение 8-16 ч), затем из материнской – получали первичную закваску (с 1 дм³ материнской закваски получают за 8-10 ч 20 дм³ первичной), а уже из нее – производственную закваску.

При нарушении санитарно-гигиенических условий приготовления пересадочных заквасок возможно их вторичное бактериальное обсеменение, что может негативно повлиять на качество сыра.  Однако для обеспечения традиционного качества продукта не следует полностью отказываться от классических производственных заквасок.

Сырная слизь и плесень

В созревании некоторых полутвердых и мягких сыров участвуют аэробные микроорганизмы, образующие на поверхности головок сырную слизь. Микрофлора сырной слизи характеризуется сильной липолитической и протеолитической активностью, и обуславливает специфический пикантный вкус и аромат многих сыров.

В состав подобной микрофлоры входят дрожжи, микрококки и  палочки Brevib.  linens красной и желтой разновидностей, которые образуют пигмент и тем самым окрашивают и поверхностную слизь сыров.  Протеолитические ферменты микрофлоры слизи проникают внутрь сыра и осуществляют глубокий распад белков, что и формирует вкус и нежную консистенцию сыров.

Для вызревания некоторых мягких сыров (Рокфор, Камамбер) применяют различные плесени, которые могут культивировать на поверхности или внутри сыров.

Например, в созревании сыров Камамбер участвует белая плесень Penicillum caseicolum и Penicillum camamberti, которая потребляет молочную кислоту и нейтрализует продуктами жизнедеятельности поверхностный слой сыра, что сопровождается разложением белков.  Такие сыры вызревают постепенно от корочки до середины головки.

В созревании сыра Рокфор используют зелено-голубую плесень Penicillum roqueforti развивающуюся внутри сырной массы.  Эта плесень выделяет фермент липазу, который расщепляет молочный жир с выделением жирных кислот, придающих сыру специфических пикантных, острых и слегка перечных вкуса и аромата.