Біохімічні процеси при виробництві і зберіганні сиру, масла, жирів

• 1.Біохімічні процеси при виробництві сиру

• 2.Виробництво масла . Будова жирів. Вищі жирні карбонові кислоти

• 3.Біохімічні зміни жирів у процесі зберігання

• 4.Хімічні властивості жиру і фактори, які впливають на його стійкість

1. Біохімічні процеси при виробництві сиру

Виробництво сиру можна умовно розділити на 2 стадії

1. Процес обробки молока і згустку, включаючи формування і соління.

2. Визрівання сиру, яке залежить від 1 стадії і від умов визрівання.

Але глибокі біохімічні зміни складових частин молока, які надають сиру специфічного смаку, запаху, консистенції, протікають при визріванні, тобто у 2-ій стадії.

І.Свіжовидоєне молоко несприятливе середовище для розвитку молочнокислих бактерій. Тому його 10-14 год (при t 8-12С) піддають визріванню, при цьому утворюються поліпептиди, які сприяють активізації бактерій.

Молоко пастеризують при t 71-72С (20-25 с), не більше, потім додають СаCl_2, далі слідує процес визрівання при внесенні 0,1-0,3% бактеріальної закваски. Ферменти молочнокислих бактерій забезпечують основні перетворення, тому їх підбирають відповідно виду сиру.

Молочна кислота переводить солі Са з колоїдного в іонно-молекулярний стан, тобто збільшується кількість іонів Са²⁺ , які сприяють збільшенню казеїнових частин. Агрегація казеїнових міцел і формування решітки також відбувається за рахунок гідрофобних, водневих та інших зв’язків.

Оптимальна кислотність 20-22 Т, при її зниженні утворюється неміцний згусток, при підвищенні - дуже твердий , сир виходить крихкий.

Сичужний фермент (ренін) виробляється в сичузі (4 відділ шлунку) молодих телят і ягнят. З віком тварин він змінюється і у дорослих тварин замінюється пепсином. Препарат одержують з висушених сичугів молодих тварин. Якщо застосовують пепсин (1:1) з реніном, сири мають гіркий присмак зумовлений великою протеолітичною активністю пепсину.

Для сичужного звертання оптимальна рН 6,2 (5,2-6,3) і t 39-42С.

Всі ферментні препарати бактеріального походження мають теж високу протеолітичну активність і викликають глибокий гідроліз казеїну і гіркоту. Але молочнокислі бактерії руйнують гіркі пептиди. Ферментні препарати: “Субтілізин”, “Мезентерин”, “Мей-то”(Японія), виготовлені з участю продуцента протеаз Mucor pusillus (найбільш ефективний) або Mucor mieheia.

Процес сичужного звертання має 2 стадії:

а) ферментативна, де під дією реніну відбувається ферментативний розрив пептидного зв’язку фенілаланін-метіонін (фен-мет) у поліпептидному ланцюзі ǽ- казеїну (схема)

У результаті утворюється розчинний глікомакропептид і нерозчинний (чутливий до іонів Са²⁺) пара - ǽ- казеїн

Сичужний фермент

Глікомакропептиди мають високий негативний заряд і сильні гідрофільні властивості. При їх відщепленні знижується електричний заряд на поверхні казеїнових міцел (його значення наближається до ізоелектричної точки), втрачається гідратна оболонка, а значить і стійкість казеїнових міцел, вони коагулюють, тобто наступає 2 стадія – коагуляція, утворення просторової сітки.

На звертання впливають:

– склад молока, для його перевірки використовується прискорена сичужна проба, звертання відбувається за 10-15 хв, якщо час більший то додають СаCl₂ , бактеріальні закваски;

• порода корів (краще звертаються великі частини казеїну);

• біологічна повноцінність, зокрема вміст вітамінів, відсутність антибіотиків, і т.д.

Обробка згустку. Чим більше видаляється сироватки при пресуванні, а з нею і молочного цукру, тим повільніше протікають мікробіологічні процеси при визріванні. Тому тверді сири визрівають довше, м’які - швидше

На швидкість і ступінь визрівання впливають також склад молока: жир – знижує, Са – підвищує; пастеризація знижує, кислотність – прискорює швидкість визрівання.

Формування згустку – розмір, час пресування і тиск залежать від виду сиру. t-18-20С

При солінні сиру відбувається дифузія солі в сир з розсолу і виділення з нього вологи. Вирівнювання концентрації солі відбувається через 1,5-3 місяці (залежно від концентрації розсолу, t, і часу) t= 8-12С. Чим нижча t (8С), тим більше уповільнюється молочнокислий процес.

Тому зміною t⁰ регулюють і час визрівання, і кислотність сиру.

ІІ. Біохімічні процеси при визріванні.

Визрівання – це зміна складових частин в результаті яких він набуває властиві смак, запах, консистенцію, колір, малюнок.

Лактоза – через 5-10 днів повністю зброджується гомо- і гетероферментативними молочнокислими бактеріями. Кислотність збільшується швидко в перші часи і дні виготовлення, а потім дуже повільно і може знижуватися.

В основі визрівання сирів лежить біохімічна зміна білкових речовин. Сичужний фермент спричиняє первинний розклад параказеїну, а в подальшу їх зміну здійснюють ферменти (екзо- і ендопептидази) молочнокислих бактерій.

При сумісній дії на білки сиру сичужних і бактеріальних ферментів, ефективність кожного з них посилюється. Параказеїн поступово розпадається на білкові речовини, розчинні у воді і високомолекулярні поліпептиди, потім на середні, низькомолекулярні, три - , і дипептиди, і далі на амінокислоти.

Ступінь зрілості сирів виражають (умовно) у % (відношення розчинного N до загального), або в  Шиловича (градусах буферності). Чим глибший розклад білків, тим більша буферність або ступінь зрілості сиру. У твердих сирах, при повільному визріванні більш глибокий розпад білків, утворюються амінокислоти і аміак; в м’яких більше поліпептидів.

Методом хроматографічного розділення в сирах знайдено 12-19 вільних амінокислот, залежно від виду, складу закваски, вологості, часу (віку) і ін. У процесі визрівання концентрація деяких збільшується, а деяких збільшується а потім знижується.

Амінокислоти під дією окисно-відновних ферментів мікроорганізмів дезамінуються, декарбоксилюються, вступають в реакцію переамінування та ін. У результаті утворюється ряд хімічних сполук, які формують смак і аромат сиру.

Дезамінування амінокислот відбуваються окиснювальним, відновлювальним і гідролітичним шляхом. При окисненні – утворюються кетокислоти.

При відновлювальному дезамінуванні – жирні кислоти.

П

ПРОПІОНОВА

ри гідролітичному - утворюються оксикислоти. Таким чином, при дезамінуванні амінокислота аланін може переходити в пропіонову і піровиноградну кислоти, аспарагінова – в янтарну; глутамінова – ά-кетоглутарову і т.д.

ПІРОВИНОГРАДНА

аспарагінова

янтарна

глутамінова

ά - кетоглутарова

Всі види дезамінування в сирах здійснюють молочнокислі бактерії (пропіоновокислі). Переамінування (трансамінування) амінокислот здійснюється шляхом переносу аміногрупи з амінокислоти на кетокислоту. Процес каталізується ферментами амінотрансферазами.

глутамінова піровиноградна ά-кетоглутарова аланін

У результаті декарбоксилювання амінокислоти переходять у відповідні аміни:

Утворені аміни можуть дезамінуватись з утворенням альдегідів

При декарбоксилюванні тирозину утворюється тирамін

Триптофану – триптамін

Лізину – кадаверін і т.д.

Тобто амінокислоти в сирах підлягають різним змінам і перетворюються в жирні, окси- і кетокислоти, аміни, альдегіди і ін. сполуки з виділенням значної кількості NH₃ і СО₂ H₂.

Жир . Його гідроліз у м’яких сирах відбувається більш інтенсивно, в твердих значно слабше, і тому в них менше вільних жирних кислот (масляна, капронова, капрілова, валеріанова).

Пастеризація руйнує ліпази молока і мікрофлори. Тому ліполіз залежить від розвитку поверхневої мікрофлори: плісняви, деяких дріжджів і бактерій. Деякі сири (рокфор) визрівають з пліснявою і тому гідроліз жиру відбувається не лише на поверхні а і всередині.

У м’яких сирах має місце ферментативне окиснення жирних кислот в результаті якого утворюються кетони, альдегіди, оксикислоти і ін. велику роль в утворенні сирів відіграють метилкетони, які утворюються при β-окисленні жирних кислот.

Метилкетон а також метіональ (альдегід) має сильний сирний запах.

При визріванні відбувається також усушування сиру. Тому проводиться парафінування, миття, перетирання поверхні сиру; формування малюнку відбувається завдяки виділенню газів (СО₂, Н₂, NH₃)

Н₂ і NH₃ – не затримуються в сирі, хіба що при енергійному маслянокислому бродінні, тоді утворюється неправильний малюнок.

СО₂ становить 60-90% всіх газів він накопичується в пустотах, розширює їх перетворюючи в вічка. При швидкому утворенні СО₂ – вічка малі і їх багато, при повільному – великі і мало (сири типу Швейцарського).

З досвіду: сир виготовлений однією культурою Streptococus lactis не має малюнку. Ароматутворюючі бактерії поряд з різноманітними продуктами також утворюють СО₂ і Н₂О.

2. Виробництво масла. Будова жирів. Вищі жирні карбонові кислоти

Стійкість жирової фази вершків (як і молока) обумовлена наявністю ліпо-протеїдних оболонок на поверхні жирових шариків. При низьких t° змінюються властивості оболонок, на них адсорбується ліпаза, знижується їх товщина і зв’язок з молочним жиром. При кристалізації гліцеридів (при t 20-22) порушується цілісність оболонок, утворюються тріщини. Рідка частина видавлюється і утворюються комки. У результаті механічної обробки при збиванні жирова емульсія повністю розрушується і утворюються масляні зерна.

Тобто, з емульсії “масло в воді” (у вершках) де безперервна фаза – плазма утворюється емульсія “вода в маслі”, тобто відбувається процес зміни фаз. На процес маслоутворення впливають:

• якість молочного жиру

• режим пастеризації

• охолодження

• визрівання

Вершки пастеризують для підвищення стійкості масла при зберіганні і придання смаку при t не більше 85-90°, так як можливе витоплювання жиру, що надасть йому крихкість і присмак. Потім проводять сепарування, охолодження до t нижчої 20° С; збивання і затвердіння (закалювання) масла.

Ступінь затвердіння (при різних t – різна) впливає на консистенцію масла. Оптимальна t = – 15°С. При збільшенні t одержують масло твердої консистенції, при зниженні – м’яке. При виготовленні кисломолочного масла вершки сквашуються молочнокислими бактеріями.

Найбільш важлива і розповсюджена група простих нейтральних ліпідів – ацилгліцерини. Ацилгліцерини – це складні ефіри гліцерину і вищих карбонових кислот. Вони складають основну масу ліпідів і їх називають жирами або оліями.

Рис. .Основні компоненти сирого жиру

До складу природних жирів входять триацилгліцерини, диацилгліцерини, моноацилгліцерини.

Тригліцерид Дигліцерид Моногліцерид

Чисті ацилгліцерини – речовини без кольору, без смаку і запаху. Забарвлення, запах і смак природних жирів визначаються наявністю в них специфічних домішок, характерних для кожного виду жиру. Температура плавлення і загусання жирів не співпадають, що обумовлено наявністю різних кристалічних модифікацій.

За сучасними уявленнями молекули триацилгліцеринів у кристалах можуть мати форму вилки (1), крісла (2), стержня (3)

1

2

3

Рис. Можливі конфігурації і розташування молекул триацилгліцеринів у кристалах.

Вищі жирні кислоти в жирах представлені головним чином насиченими і ненасиченими ациклічними карбоновими кислотами. В окремих випадках у складі жирів зустрічаються циклічні карбонові кислоти та оксикислоти.