Сичужне згортання молока

Безумовно, одним з відповідальних процесів при виробленні сирів є процес згортання білків (молока) сичужним ферментом. Від властивостей (міцності і швидкості виділення сироватки) отриманого згустку залежать проходження інших процесів сироваріння й у кінцевому рахунку якість готового продукту. Отже, сироварові необхідно одержати досить швидко (за 25—30 хв при виробництві твердих сирів і за 50—90 хв при виробленні м'яких) міцний, однак легко відокремлюючий сироватку згусток.

Хімізм сичужного згортання. Згортання молока після внесення сичужного ферменту (порошку) проходить у дві стадії.

На першій стадії фермент діє на молекули χ-казеїну, що стабілізує частки казеїну. У ньому розриваються певні пептидні зв'язки, що викликає відщіплення досить великих пептидів — макропептидів. У результаті в міцелах залишається не χ-казеїн, а пара-χ-казеїн, що уже нездатний захищати частки казеїну від злипання. Таким чином, у згусток і потім у сирну масу переходить не казеїн молока (казеїнаткальцій-фосфатний комплекс), а параказеїн (пара-казеїнаткальційфосфатний комплекс). Параказеїн незначно відрізняється від казеїну — має меншу молекулярну масу і ізоелектричну точку в менш кислому середовищі — при рН 5—5,2. В подальшому при вивченні процесів обробки згустку, сирної маси і дозрівання сиру під білком ми маємо на увазі не казеїн, а параказеїн.

На другій стадії нестійкі (дестабілізовані) міцели казеїну коагулюють. Спочатку вони збираються в невеликі агрегати (до 2—5 часток) і довгі нитки (скупчення 5—20 і більш часток), що потім з'єднуються між собою, утворЮЮЧИ просторову сітку, або структуру, згустку.

Друга стадія сичужного згортання молока вивчена ще не до кінця. Наприклад, не з'ясовано, за рахунок яких зв'язків і взаємодій частки білка поєднуються один з одним. Це можуть бути взаємодії гідрофобних груп білка, з'єднання часток за допомогою колоїдного фосфату кальцію і т.д. Однак відомо, що процес об'єднання часток білка прискорюється в присутності іонів кальцію, що на зразок «містків» скріплюють їх. Тривалість одержання згустку (і його міцність) — величина непостійна і залежить від великої кількості факторів.

Фактори, що впливають на швидкість сичужного згортання молока. До числа основних факторів, що визначають сичужне згортання молока відносять склад і властивості молока, а також режим пастеризації, кислотність молока і температуру згортання, активність бактеріальної закваски і сичужного ферменту.

Режим пастеризації. Нагрівання молока при пастеризації погіршує його наступне згортання і властивості одержуваних згустків. Це в основному викликано зміною фізико-хімічних властивостей білків (денатурацією сироваточних білків, зменшенням розмірів часток казеїну) і порушенням сольової рівноваги в молоці, тому що частина розчинних солей кальцію переходить у нерозчинний стан. Особливо глибокі небажані зміни властивостей білків і солей відбуваються при високих температурах. Тому в сироварінні застосовують низьку температуру пастеризації 71—76°С з витримкою протягом 20—25 с. Для відновлення сольової рівноваги до молока після пастеризації все-таки приходиться додавати відповідну кількість (10—30 г на 100 кг молока) хлориду кальцію.

Недоліком прийнятого в сироварінні режиму пастеризації є те, що при низьких температурах у молоці не знищуються спорові і термостійкі форми бактерій. Однак більш висока температура різко знижує швидкість сичужного згортання молока і якість згустків, що утворюються: міцність і здатність виділяти сироватку. Цей недолік можна ліквідувати, застосовуючи бактофугування молока перед його пастеризацією.

Кислотність молока і температура згортання. Свіже пастеризоване молоко погано згортається сичужним ферментом, з нього виходять неміцний згусток і сир зниженої якості. Згортання прискорюється при підвищенні кислотності молока, що пояснюється збільшенням активності сичужного ферменту. Разом з тим якщо при низькій кислотності молока утворюється неміцний млявий згусток, що погано виділяє сироватку (і потім погано обсушується сирне зерно), та висока кислотність молока приводить до утворення надлишково-міцного згустку і виробленню сиру крихкої консистенції. Тому для нормального сичужного згортання й одержання сиру гарної консистенції рекомендують кислотність (зрілість) молока доводити при виробництві твердих сичужних сирів до 18—20°Т, а при виробництві м'яких — до 22—25°Т. На швидкість утворення сичужного згустку і його міцність впливає температура згортання молока — чим вона вище, тим швидше згортається молоко (і міцніший утворений згусток), і навпаки. Тривалість згортання молока скорочується при підвищенні температури від 20°С до температурного оптимуму сичужного ферменту (близько 40°С). На практиці використовують температуру трохи нижче оптимальної (29—35°С), що забезпечує одержання достатньо міцного згустку за порівняно короткий термін. Її вибирають з урахуванням кислотності молока і виду сиру. Для твердих сирів вона дорівнює 32—35°С, для м'яких — 29—32°С.

При температурі нижче 20°С процес згортання молока сповільнюється. При температурі 10°С и нижче молоко практично не згортається, подальше підвищення температури, приводить до утворення згустку. Це явище використовують при безперервному методі виробництва сиру. Спочатку при низьких температурах (2—5°С) проводять першу стадію сичужного згортання, а потім при нагріванні — другу стадію, що завершується утворенням згустку.

Активність бактеріальної закваски і сичужного ферменту. Від активності молочнокислих бактерій бактеріальної закваски залежить активна кислотність молока, величина якої визначає швидкість дії сичужного ферменту (а також інтенсивність зневоднювання згустку і сирної маси). Отже, при підборі молочнокислих бактерій варто враховувати їхню енергію кислотоутворення. Сичужний фермент, вироблений із сичугів телят і ягняти і застосовуваний для згортання молока, містить два компоненти: хімозин і пепсин. Обидва ферменти згортають молоко, але хімозин — значно активніший. Отже, молокозгортаюча активність сичужного ферменту залежить від співвідношення цих двох компонентів.

Технічні препарати сичужного ферменту (сичужний порошок), як правило, містять 60—70% хімозину і 30— 40% пепсину. Їхню активність доводять до стандартної величини— 10000 умов. один. Під активністю сичужного ферменту розуміють кількість частин молока, що згортається одною частиною ферменту при 35°С на протязі 40 хв. Фермент має оптимальну активність при рН 6,2 і температурі 40°С. Отже, молокозгортаюча активність сичужного ферменту буде залежати від кислотності молока і температури згортання.

Крім сичужного ферменту для згортання молока застосовують більш дешевий пепсин, який одержують зі шлунків дорослих жуйних тварин і свиней. Яловичий і свинячий пепсини володіють у порівнянні із сичужним ферментом меншою молокозгортаючою активністю, але більш високою протеолітичною активністю, тобто активністю розщеплювати білки при дозріванні сирів. Тому сири, вироблені з застосуванням пепсину, часто мають гіркий смак.