Лекция 3. Биотехнология молочных продуктов

БИОТЕХНОЛОГИЯ КИСЛОМОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ
Физико-химические и биохимические процессы при сквашивании молока
Для производства кисломолочных продуктов используют молоко с
кислотностью не выше 19 °Т, а сливки – 24 °Т.
Предварительно молоко пастеризуют при температуре 85.87 °C в
течение 5–10 мин или при 90–92 °C – 2.3 с. Пастеризация проводится с целью
уничтожения микрофлоры, что достигается за счет разрушения в процессе
воздействия высоких температур функциональных белков. Чаще всего
пастеризацию ведут одновременно с гомогенизацией молока, что
обеспечивает получение однородной по консистенции смеси.
Внесение после этого закваски способствует лучшему развитию
микрофлоры, жизнеспособность которой обеспечивает образование веществ,
приводящих к формированию плотного молочного сгустка, хорошо
удерживающего сыворотку. Основой молочного сгустка являются
денатурированные белки плазмы и казеины мицеллярных структур.
Для проведения сквашивания используют кисломолочные стрептококки
с оптимальной температурой развития 30–35 °C (Str. lactis) и 40–45 °C (Str.
termophilus).
Сметанообразную консистенцию кисломолочный продукт приобретает
при действии сливочного стрептококка (Str. cremoris). Тогда как
ароматизирующими свойствами обладают Str. citrovorus, Str. paracitrovorus,
Str. diacetilactis, S. lactis subsp. acetoinicus, S. lactis subsp. diacetilactis.
Продуктами метаболических процессов этих стрептококков служат
молочная кислота, уксусная кислота, спирты, альдегиды, придающие
продукту соответствующий вкус и запах. Проявление свойств этих
соединений способствует формированию у кисломолочного продукта
определенной консистенции с повышением титруемой кислотности до 80–120
°Т. При использовании болгарской палочки (B. bulgaricum) и ацидофильных
бактерий (B. acidophilum) с оптимальной температурой развития при температуре 40–45 °C титруемая кислотность среды может повышаться до 200–300
°Т.
В молоко вносится от 1 до 5 % закваски. Процесс сквашивания обычно
завершается образованием плотного, нежного по консистенции молочного
сгустка, без признаков отделения сыворотки.
По завершении сквашивания кисломолочный продукт помещают в
холодильную камеру, охлаждая его до 6–8 °C. Однако в продуктах
кисломолочного и спиртового брожения (кефир, кумыс, ацидофильнодрожжевое молоко) продолжает протекать процесс спиртового брожения. В
результате этого в продукте накапливается спирт и СО2.
Содержание продукта при низкой температуре является условием
завершения его созревания. Это может продолжаться от 12 до 72 ч.
Хранение готовых кисломолочных продуктов осуществляется при
температуре 0–6 °C и влажности 85–90 % в условиях строгого санитарногигиенического режима
Продукты молочнокислого и спиртового брожения
Кисломолочные продукты (сметана, творог, простокваша, кефир и др.)
имеют высокую усвояемость, повышенную стойкость, простоту технологии,
из-за чего получили широкое распространение. Они имеют высокие вкусовые
качества и обладают лечебными свойствами, быстрее, по сравнению с
цельным молоком, подавляют развитие гнилостной микрофлоры. Особенно
ценное свойство кисломолочных продуктов заключается в том, что они
помогают организму быстрее устранить вредное влияние на микрофлору
кишечника антибиотиков, применяемых при лечении заболеваний. В 1 мл
кисломолочного продукта содержится до 1-2 млрд. клеток микробов;
естественно, что легкоусвояемые организмом вещества, входящие в состав
клеток (углеводы, липиды, белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты и
растворимые в воде витамины), оказывают положительное влияние на
больной организм. При желудочно-кишечных заболеваниях часть
микрофлоры кисломолочных продуктов может проникать в кишечник и
оказывать отрицательное влияние на вредную (в особенности гнилостную)
микрофлору.
Кисломолочные продукты, приготовленные на заквасках
мезофильных молочнокислых бактерий (простокваша обыкновенная,
творог, сметана). Для получения обыкновенной простокваши молоко,
пастеризованное при 85-90 °С в течение 10-15 мин. и охлажденное до 30 °С,
заквашивают 5 % закваски, содержащей чистые культуры мезофильных
молочнокислых стрептококков (Str. lactis, Str. cremoris) и ароматобразующие
бактерии. При этих условиях молоко сквашивается через 6-8 ч.; после
образования сгустка простоквашу (при кислотности не ниже 75°Т)
направляют в помещение с температурой близкой к 0 °С (но не выше 8 °С) для
набухания белков. Готовая простокваша имеет ровный сгусток и слабокислый
вкус (кислотность 85-110°Т).
Для улучшения консистенции простокваши молоко заквашивают двумя
заквасками:
1) смесью молочнокислых стрептококков (5-7,5 %); 2) болгарской палочкой
(0,5-1 %) при температуре 38 °С.
Несмотря на повышенную температуру сквашивания, преобладающую
микрофлору составляют молочнокислые стрептококки, а вкус её остается
близким к простокваше обыкновенной.
Для приготовления творога и сметаны применяют ту же закваску, что и
для простокваши обыкновенной (т.е. смесь мезофильных молочнокислых
стрептококков). Отличие в свойствах молочнокислых стрептококков
заключается в том, что для приготовления сметаны, используют расы Str.
lactis, образующие вязкую сметанообразную консистенцию, тогда как для
приготовления простокваши и творога применяют расы, образующие при
сквашивании молока ровный плотный сгусток. Для улучшения вкуса и
аромата в закваску вводят ароматобразующие бактерии. Использование при
выработке творога заквасок мезофильных и термофильных молочнокислых
стрептококков (в соотношении 1:1) позволяет при повышенной температуре
сквашивания (38-40°C) значительно сократить продолжительность
технологического процесса. Одновременно с этим наблюдается более
интенсивное отделение сыворотки, ускоряющее процесс от- прессовки
творога до стандартной влажности.
В указанных кисломолочных продуктах может встречаться посторонняя
микрофлора - дрожжи, кишечная палочка и плесневые грибы. При быстром
потреблении простокваши посторонняя микрофлора обычно не оказывает
заметного влияния на ее качество, а при сильном обсемени молока, продукт
может приобретать порочные свойства. В сметане и твороге при длительном
хранении влияние посторонней микрофлоры может проявляться сильнее. Так,
например, при развитии дрожжей, сбраживающих молочный сахар,
наблюдается сильное газообразование; в продукте ощущается спиртовой
запах; плесневые грибы разлагают жир и вызывают прогорклый вкус. Следует
по возможности сокращать время образования сгустка, усиливать отделение
сыворотки и быстро охлаждать творог.
Процесс сыропроизводства включает в себя следующие операции:
образование казеинового сгустка и его обработку, прессование и придание
сырной массе определенной формы, посол и созревание продукта. Для
производства сыров используют пастеризованное и сырое молоко. Парное
молоко непригодно. Во время пастеризации уничтожаются микроорганизм,
которые могут быть причиной вспучивания сыров и других пороков. Однако,
нагревание молока замедляет процесс свертывания, так как при этом
происходит осаждение солей кальция.
Свертывание молока (метод получения белка в сыроделии) осуществляется
с помощью молочнокислых микробов (при выработке кисломолочных сыров)
и микробов в сочетании с сычужным ферментом (при выработке других видов
сыров). Под действием микробов в сырной массе происходят сложные
биохимические процессы: созревание, формирование органолептических и
других свойств, характерных определенному виду сыра. Из пастеризованного
молока сыр можно приготовить путем внесения чистых культур
молочнокислых бактерий (закваски). При этом учитываются их способность
образовывать молочную кислоту, ароматические вещества, а также -
разрушать белки. Штамм микроорганизма придает продукту определенные
свойства, поэтому для каждого вида сыра должна быть своя закваска.
Многоштаммовые закваски одного и того же вида бактерий лучше
приспосабливаются к непостоянным условиям молочной среды.
При выработке твердых сычужных сыров бактериальную закваску вносят
в количестве 0,2-0,5%, при изготовлении мягких сыров - 3-4%. В состав
бактериальных заквасок входят кислотообразователи (Str. lactis, Str. cremoris),
а также микроорганизмы, образующие кислоту и ароматические вещества
(Str. dlacetilactis, Str. paracitrovorum).
В зависимости от режима технологии применяют также Lactobact.
helviticum, Str. thermophilus и др., из антагонистов маслянокислых бацилл -
Lactobact. plantarum.
Сычужный фермент получают из сычугов 2-3-недельных телят. Он
представляет собой порошок, который вносят в молоко для получения сгустка
(геля). Активность сычужного фермента должна быть 1:100000, т.е. при
температуре 35 °С в течение 40 мин. 1 г. Фермента должен свернуть 100000 г
(100 кг) молока. В промышленности применяют более высокую
концентрацию фермента 2,5:100000, т.е. 2,5 г на 100 кг молока. Оптимальная
температура действия фермента 40-41°С, рН 6,2. Ускорение действия
фермента происходит при добавлении 100 кг молока 15-20 г хлорида кальция.
Состав заквасок в зависимости от видов сыров неодинаков.
Производство сыров на всех этапах, начиная с заквашивания молока и
кончая созреванием, основано на использовании микробиологических
процессов. Условия, при которых вырабатываются сыры, являются
благоприятными для развития микроорганизмов. Молоко обрабатывается в
сырной ванне при температуре, способствующей быстрому размножению
молочнокислых бактерий. При разрезании сгустка основное количество
бактерий переходит в сырное зерно. Высокое содержание белков,
повышенная буферность среды, состояние водной фазы создают
благоприятные условия для равномерного и быстрого развития
молочнокислых бактерий.
Установлено, что результаты совместного действия на белки молока
сычужного фермента и молочнокислых бактерий значительно отличаются от
результатов воздействия каждого из них в отдельности
Сычужный фермент вызывает начальное разложение белков (до
пептонов), а более глубокий распад (до аминокислот и аммиака) происходит
под воздействием ферментов, выделяемых молочнокислыми бактериями.
Пороки кисломолочных продуктов
Качество кисломолочных продуктов зависит от используемой закваски.
Она должна иметь плотный однородный молочный сгусток, быть
привлекательной на вкус, иметь специфический приятный запах и
определенную величину титруемой кислотности согласно технологическому
требованию. При повышении кислотности смеси активность бактерий
закваски понижается, что увеличивает продолжительность свертывания
молока и ухудшает качество готового продукта.
Молоко сквашивается при температуре заквашивания до образования
нежного по консистенции, достаточно плотного молочного сгустка, без
признаков отделения сыворотки, и до кислотности несколько ниже, чем в
готовом продукте. При несоблюдении этих норм может происходить
формирование рыхлого молочного сгустка, со значительным отделением
сыворотки и высоким содержанием молочной кислоты, что будет повышать
кислотность продукта, придавая ему неприятный кислый привкус.
Так, например, кефир, являющийся продуктом смешанного молочного и
спиртового брожения, при несоблюдении технологических норм выработки
может приобрести рыхлый, раздробленный молочный сгусток с высоким
отделением сыворотки при увеличении кислотности смеси, с проявлением
кисловатого привкуса. В кефире из-за использования дрожжей,
вырабатывающих этанол, может возрастать содержание спирта. При этом
продукт приобретает специфический запах.
Для производства сметаны используют сливки, которые предварительно
пастеризуют и гомогенизируют. В случае использования
негомогенизированных сливок жировые шарики будут распределяться
беспорядочно в белковой структуре геля. Большое скопление жировых
шариков способствует понижению стабильности белков, что приводит к
появлению чрезмерной вязкости сливок, образованию большого числа
жировых скоплений, появлению рыхлой, хлопьевидной консистенции
продукта с комочками жира.
Рыхлая консистенция творога бывает обусловлена отклонениями в
технологии производства кисломолочного продукта. Это может быть вызвано
проведением пастеризации молока при низких температурах, тогда как
сквашивание осуществлялось в условиях повышенных температур. Кроме
того, аналогичные изменения могут проявиться при использовании
малоактивных бактерий закваски и прессовании продукта при высоких
температурах.
Недостаточная кислотность творога при сычужно-кислотном способе
производства в сочетании с высокой температурой отваривания при слишком
длительном прессовании готового продукта способствует появлению порока,
который характеризуется плохой связанностью частиц творога и проявлением
высокой сухости и грубой, крошливой консистенции продукта.
Проведение сквашивания молока при высокой температуре и
повышенной активности сычужных ферментов сопровождается быстрым
уплотнением молочного сгустка. При этом вырабатывается творог тягучей
консистенции.
Окисление липидов творога ферментами и активными формами
кислорода сопровождается накоплением в продукте альдегидов и кетонов,
которые могут придавать творогу неприятный прогорклый привкус. Горький
вкус может проявиться у творога при внесении больших доз пепсина,
используемого для сквашивания молока.
Развитие плесневых грибов при длительном хранении творога
способствует появлению ослизлости как на поверхности, так и внутри массы
продукта, сопровождаемому неприятным плесневым запахом.