Свертывание молока – одна из важнейших технологических операций в сыроделии. От скорости образования и структурно-механических свойств сырного сгустка зависит структура, консистенция, рисунок и другие показатели готового продукта. Коагуляцию казеина осуществляют, как правило, под действием сычужного фермента или используют ферментные препараты, или под влиянием изменения кислотности.
Ферменты и ферментные препараты в сыроделии: как они действуют
Известно, что в желудке млекопитающих молоко, под действием соляной кислоты и ферментов, быстро коагулирует. У взрослых животных основным ферментом, участвующий в процессах пищеварения, является пепсин. Этот фермент разлагает белки только при условии повышенной кислотности, хотя в желудке телят молочный белок свертывается в нейтральной и даже слегка щелочной среде.
Подобный эффект объясняется тем, что в четвертом отделе желудочка (сычуга) молочных телят кроме пепсина содержится так называемый сычужный фермент, или химозин. Он гидролизует пептиды и по своей специфичности подобен пепсину, хотя, в отличие от него, не инактивирует рибонуклеазу. Если сычужный фермент вызывает коагуляцию казеина, то пепсин участвует в биохимических процессах преобразований белка во время созревания сыра.
Сычуг из желудка теленка молочного возраста содержит 88-98% химозина и 2-12% пепсина. В сычуге же взрослого животного содержание этих ферментов имеет практически обратную пропорцию. Таким образом, если именно химозин есть активной частью сычужного фермента, то
лучшим источником получения ферментных препаратов для сыроделия является сычуги двух-трехнедельных молочных телят.
Сычужный фермент дорого стоит, поэтому во всем мире его используют прежде всего для производства элитных сыров.
Пепсин активнее в зрелом молоке и при расщеплении казеина образует горькие пептиды. Поэтому в состав смеси сычужного фермента и говяжьего пепсина его добавляют всего 15%, и в чистом виде применяют преимущественно для производства кисломолочных сыров, срок реализации которых значительно меньше, чем возможное проявление горечи. Коагуляционная активность сычужного (телячьего) фермента и говяжьего пепсина и их смеси является максимальной при рН 6,5.
Куриный пепсин применяют для сыров со сроком хранения не более 2 недель. Сычужные ферменты свиней, козлят, ягнят, буйволов могут частично заменять сычужный фермент телят в соотношении 50:50 и 30:70.
Процесс сычужного свертывания молока
Суть процесса сычужного свертывания молока до сих пор полностью не выяснена. Известно лишь, что процесс коагуляции белка происходит поэтапно. Основной белок молока – казеин – состоит из нескольких фракций, из которых только одна – х-казеин – гидролизуется химозином. Гидролизу подвергаются одновременно многочисленные пептидные связи, и х-казеин расщепляется как в растворимой, так и в нерастворимой фракциях.![сычужный фермент животного происхождения](/images/fermenty-sveryvaniya-moloka.jpg)
- На первом этапе протеаза атакует гидрофильную часть пептидной цепи c-казеина и отщепляет гидрофильный макропептид, который быстро растворяется в сыворотке. Этот процесс сопровождается повышением гидрофобности образованного пара-c-казеина. При преобразовании казеина на параказеин на момент свертывания молока не происходит глубоких химических изменений в молекулах казеина. Молекулярная масса параказеина и казеина на начала процесса коагуляции практически одинакова. Коллоидные свойства казеина при превращении в параказеин также существенно не изменяются.
- На втором этапе процесса коагуляции белка параказеин осаждается при наличии ионов кальция и образует коагулят, который захватывает в свою сетку все компоненты молока и постепенно уплотняется. Подобный эффект самопроизвольного уплотнения белкового сгустка называют синерезисом. Его следствием является отделение сыворотки. Скорость синерезиса можно увеличить за счет увеличения поверхности сгустка. Это достигается разрезанием сгустка на зерна кубической формы и отвариванием зерна.
Итак, без наличия в системе ионов кальция агрегирование частиц параказеина осуществляться не может.Если же происходит кислотное свертывания молока, то казеин выделяется в чистом виде без кальциевых солей при кислотности до 60-70 ° Т и концентрации водородных ионов, обеспечивающих активную кислотность, близкую к изоэлектрической точке (рН 4,7). При сычужном свертывании титруемая кислотность должна составлять 18-23 °Т, а концентрация водородных ионов – рН 6,2. В этих условиях казеин свертывается вместе с кальциевыми солями и образует плотный сгусток, из которого и формируют сыр. Итак, сгустки, полученные в результате кислотного и сычужного свертывания молока, существенно отличаются друг от друга. Читайте также: Бактериальные закваски и препараты в производстве сыров Сычужный фермент используют для сыров с высокой температурой второго нагревания (типа Швейцарского), с длительным сроком созревания до полугода и более. Пепсины участвуют в дальнейшем расщеплении казеина в процессе созревания сыра, что значительно его ускоряет. Поэтому для производства твердых сыров используют ферменты только животного происхождения.
Ферментные препараты: рассчитываем дозу
Ферментный препарат добавляют в молоко в виде раствора, который готовят за 20-30 мин до применения. Для этого нужное количество ферментного препарата растворяют в пастеризованной до температуры не ниже 85 ° С и охлажденной до температуры около 34 ° С воде из расчета 2,5 г препарата на 100 -200 см³ воды на каждые 100 кг молока. Если применяют биологическую обработку молока, то фермента берут из расчета 2,0 г на 100 кг молока. Количество ферментного препарата должно быть минимальным, но оно должна обеспечивать продолжительность свертывания молока в течение 25-40 мин.![сычуги для производства сыра](/images/fermentnye-preparaty-syr.jpg)
![ферменты для сворачивания молока](/images/sychugi-zhivotnogo-proishozhdeniya-300x225.jpg)
Итак, приходим к следующему выводу: тип образованного сгустка зависит от вида ферментного препарата, солевого баланса молока, температуры, активной кислотности молока, фракционного состава казеина, содержания других компонентов молока.Например, плотность сгустка увеличивается при повышении температуры до 40 ° С и снижение значения рН. В творожную массу из молока переходит около 30% сычужного фермента, а после прессования в сырных головках остается около 5%.
Ферментные препараты: из чего изготавливают, как хранят
Для изготовления ферментов используют такое сырье животного происхождения, как слизистые оболочки сычуга крупного рогатого скота, свиных желудков, сычуги ягнят, козлят и молочных телят, а также желудки цыплят и кур. Слизистую оболочку желудков замораживают и хранят в таком виде до переработки. Сычужный фермент изготавливают на специальных предприятиях в виде порошка стандартной активности. Сухие ферментные препараты хранят в темном и сухом месте. Для получения из фермента водного раствора высушенные сычуги измельчают, заливают подкисленным раствором поваренной соли и оставляют на несколько часов. После этого для отделения из раствора белков и фермента снова добавляют соль, полученный белковый концентрат отделяют с помощью центрифуги, высушивают вакуумированием и перемалывают с помощью специальной мельницы. К порошку добавляют такое же количество чистой поваренной соли, чтобы активность его достигла 100 тыс. ед. Сейчас разработаны новые технологии изготовления ферментных препаратов. Сычужную активность устанавливают с помощью сборного молока, ведь способность к коагуляции молока отдельных коров неодинакова. В качестве единицы сычужной активности (RU), так называемую силу фермента, берут количество молока в кубических сантиметрах (см3), которое свернулось при температуре 35 °С в течение 40 мин. Например, если фермент имеет активность 150 тыс. ед., то это означает, что 1 г сычужного фермента сворачивается 150 тыс. г или 150 кг молока в течение 40 мин при температуре 35 ° С. Активность фермента снижается при повышении температуры его раствора более 35 ° С, а при температуре 65 ° С фермент полностью инактивируется. Сухие промышленные ферментные молокосвертывающие препараты имеют такую стандартную активность: 50 тыс., 75 тыс., 100 тыс. и 150 тыс. ед. Для определения продолжительности свертывания молока готовят раствор сухого молока высокого качества и добавляют хлорид кальция (СаСl2, концентрацией 0,5 г / дм3) в количестве 0,05% при рН 6,5.Микробные ферменты
Микробные ферменты (протеазы) – это ферменты, локализирующиеся в клетках (эндоферменты), или экстрагирующиеся в культуральную среду (экзоферменты). Различают протеазы бактерий, плесневых грибов и дрожжей, а в каждой из этих трех групп – кислые, нейтральные и щелочные протеазы. Протеазы применяют только в технологии отдельных мягких сыров.![свертывание молока ферменты](/images/svertyvanie-moloka.jpg)