Содержание в молоке минеральных компонентов оказывает влия­ние на сычужное свертывание и свойства образуемых сгустков, микро­биологические процессы при выработке сыра, органолептические пока­затели, критерии безопасности и выход сыра.

Кальций и фосфор. Особо важное значение для производства сыра из минеральных компонентов молока имеют Са и Р. Они принимают ак­тивное участие в сычужном свертывании молока, формировании струк­туры и консистенции сыров, обусловливают определенную буферность сырной массы, играющую важную роль в микробиологических и биохи­мических процессах. В молоке Са и Р находится в нескольких формах (табл. 2.3). Около 30% Са в молоке находится в составе ККФ и 40% - в составе казеината кальция. На долю истинного раствора приходится 29-33% Са и только 7-10% Са ионизировано. Р присутствует в молоке также в основном в коллоидной форме (около 60%), причем примерно 20% его входит в состав ККФ.

Содержание Са и Р в молоке пропорционально содержанию казеина. Количества их, приходящиеся на единицу массы белка или казеина, в частности, варьируют в зависимости от породы коров, что свидетельст­вует о различной степени минерализации мицеллярного комплекса. По­скольку мицеллярный комплекс казеина является основой формирования структуры сыра, изменение степени его минерализации должно влиять на структурно-механические показатели сыра. Действительно, органолепти­ческие показатели сыров в какой-то мере зависят от количеств Са и Р в молоке, приходящихся на единицу белка или казеина, хотя и в значитель­но меньшей степени, чем от содержания и состава казеинов молока.

Содержание ионизированного Са в молоке является одним из ос­новных факторов, влияющих на неэнзиматическую стадию сычужного свертывания молока. Нормальной концентрацией ионизированного Са в молоке считается 11 мг/100 г. При ее снижении до 8 мг/100 г мо­локо становится сычужновялым, при повышении до 16 мг/100 г и выше снижается стабильность молока, в частности, при нагревании. Содержа­ние растворенного и ионизированного Са в большой степени зависит от режимов пастеризации и созревания молока, скорости нарастания и ко­нечного уровня кислотности сыворотки и сырной массы во время выра­ботки сыра, т. е. от технологии, которая в конечном счете определяет групповые и видовые особенности сыров. Выдержка молока при 50° С в течение 30 мин понижает содержание ионизированного Са на 11%. Исходная кислотность молока оказывает более сильное влияние на содержание ионизированного Са в смеси, чем кислотность, достиг­нутая во время выработки сыра в ванне, что, очевидно, связано с тем, что процесс ионизации Са идет во времени. От содержания коллоидного фосфата кальция зависит скорость энзиматической фазы сычужного свертывания молока. Плотность сгустка зависит от общего содер­жания Са в молоке.

Поскольку содержание ионизированного Са в молоке снижается после тепловой обработки, в пастеризованное молоко для выработки сыра вносят хлористый кальций в количестве от 10 до 30 г на 100 кг молока. Дозу хлористого кальция, которая зависит от свойств молока и технологии сыра, устанавливают с помощью прибора для сычужной пробы и характера сычужного свертывания молока в предыдущих вы­работках сыра. При высокой кислотности молока дозу хлористого каль­ция уменьшают, поскольку при одинаковом количестве растворенного Са количество его в ионизированной форме увеличивается с увеличением кислотности молока. Хлористый кальций может быть заменен полно­стью или частично фосфатом кальция.

Для сыроделия очень важно отношение Са/Р . Молоко с от­ношением Са/Р меньше 1 медленно свертывалось (36,8 мин), при не­большом увеличении этого отношения свыше 1 оно свертывалось за 34,2 мин, при дальнейшем увеличении - за 27 мин. Повышение отноше­ния Са/Р коррелирует с повышением оценки сыра за вкус и консистен­цию (R = 0,71-0,77). Положительная корреляция наблюдается только до определенного значения отношения Са/белок. Увеличение количества вносимого в пастеризованное молоко хлористого кальция до 0,05% повышает влажность и ухудшает качественные показатели сыра.

Следует отметить, что молоко с низким абсолютным содержанием коллоидного Р медленно свертывалось сычужным ферментом [1429].

Микроэлементы. Микроэлементы - это элементы, содержание ко­торых в молоке составляет тысячные, максимум - сотые доли процента. Несмотря на низкое содержание, они играют важную роль в формиро­вании пищевой ценности молока и регулировании химических и биоло­гических процессов во время выработки и созревания сыров, так как являются компонентами, активаторами или ингибиторами многих энзи­мов. Содержание микроэлементов в молоке может существенно менять­ся в зависимости от кормления, стадии лактации, состояния здоровья коров и других факторов.

Имеются работы, указывающие на возможность повышения биохи­мической активности и стимуляции размножения молочнокислых и пропионовокислых бактерий путем обогащения молока определенными комбинациями микроэлементов и на этой основе ускорения созревания и улучшения качества сыров. В частности, вес­ной в молоке может недоставать Мп, необходимого для жизнедеятельности лейконостоков. Это может привести к исчезновению рисунка в сырах, вы­работанных из весеннего молока. Данный порок весеннего молока можно исправить добавлением в молоко солей Мп (разд. 7.4.2).

Содержание в молоке Fe находится в интервале от 10 до 1090 мг/кг. Такая большая вариабельность объясняется большими загрязне­ниями молока этим элементом после дойки. Высокое содержание желе­за в молоке нежелательно, так как Fe катализирует окисление жиров, стимулирует рост маслянокислых бактерий, может содействовать появ­лению цветных пятен на поверхности сыров.

Содержание в молоке Си по результатам исследований до 1958 г. со­ставляло от 30 до 2500 мкг/кг, в настоящее время чаще всего лежит в ин­тервале 80-120 мкг/кг. Снижение содержания Си в молоке скорее всего связано с прекращением использования в молочной промышленно­сти оборудования, изготовленного из содержащих Си материалов.

Си в молоке необходима для питания молодняка и жизнедеятель­ности участвующей в производстве сыров микрофлоры. Однако, если ее содержание превысит определенный уровень, то Си становится токсич­ной, т. е. переходит из разряда необходимых элементов в группу ток­сичных металлов. Неоднозначно влияние Си на качество сыра. Катали­зирующее действие Си на окислительные процессы намного сильнее, чем Fe. В молоке с высокой концентрацией Си быстро разрушаются витамин С и тиамин, играющий важную роль в образовании диацетила из цитратов. Диланян и Саакян  считают оптимальной кон­центрацией Си для жизнедеятельности молочнокислых бактерий в мо­локе 220 мкг/кг, что выше ее среднего уровня в молоке. В концентрации 0,03-0,4 мг/кг Си стимулирует рост St г. thermophilus и Lbc. lactis.

Наличие в смеси для выработки сыров от 50 до 150 мкг/100 мл Си не оказывает отрицательного влияния на развитие микрофлоры заква­ски, выработку и созревания сыра, но в значительной степени ингиби­рует рост маслянокислых бактерий. По-видимому, именно это служило главной причиной выработки крупных сыров в прежние вре­мена в медных котлах. Эти концентрации Си лежат на уровне предельно допустимых.

Установлены минимально необходимые концентрации некоторых микроэлементов в молоке для выработки Советского сыра (мг/л): Си - не менее 0,5; Zn - 2,0: Со - 0,18; I - 0,2. Zn в концентрации 2,0-6,5 мг/кг ускорял рост всех молочнокислых бактерий, применяемых в заквасках, за исключением Lbc. helveticus. В Алтайском крае, где проводили выработки Советского сыра, содержание этих микроэлемен­тов в зависимости от зоны (горная, предгорная, лесостепная и степная) и условий содержания скота (пастбищное, стойловое) составило (мг/л): Си - 0,031-0,15; Zn - 0,56-1,37; Со - 0,045-0,145 и 1 - 0,037-0,152, т. е. было более низким, чем рекомендуемое.

Разработана технология сыра Горный с высокой температурой II нагревания, которая предусматривает внесение в молоко для ускорения созревания сыра смеси минеральных солей, содержащей в пересчете на чистые микроэлементы (мкг/л): Мп - 700, Zn - 640, Си - 220 и Со - 25. Сыр Горный созревает 2 мес.

В справочниках и обзорах приводятся несколько различающиеся данные о содержании микроэлементов в молоке, что обусловлено не­одинаковыми объемами выборки при расчете средних величин и широ­кой вариабельностью этих показателей в зависимости от эколого­геохимических условий регионов. Однако приведенные выше показате­ли для оптимизации микроэлементного состава молока для сыроделия, как правило, выше верхних границ содержания того или иного микро­элемента в молоке нормального состава и поэтому не могут рассматри­ваться как показатели сыропригодности молока.

Токсичные металлы. С точки зрения безопасности сыра для здо­ровья потребителя большое значение имеет содержание в молоке тяже­лых металлов. Одним из основных источников токсичных металлов в молоке являются корма. Степень перехода металлов из корма в молоко зависит от их вида: для Cd она равна 0,02%, Рb - 0,1%. Загрязне­ние кормов металлами особенно велико вблизи крупных промышлен­ных предприятий, автострад. Так, в молоке с ферм, расположенных в 10 км от сталелитейных заводов в Новой Гуте (Чехия), содержалось в 10 раз больше Рb и Cd, чем в молоке с ферм в 20-25 км от заводов.

Медико-биологическими требованиями установлены предельно до­пустимые концентрации (ПДК) тяжелых металлов в молоке. В процессе выработки происходит концентрация металлов в сыре, что обу­словлено тем, что большая часть тяжелых металлов в молоке связана с казеином. Отношения концентраций токсичных металлов в сырах и мо­локе, из которого их выработали, в зависимости от типа сыров составляют: Си 5,0-11,0; Zn 5,3-11,0; РЬ 3,7-8,4; Cd 4,0-6,7; Hg 4,0-5,7. Сте­пень концентрирования выше в твердых сырах с низкими и высокими температурами II нагревания по сравнению с рассольными и, особенно, мягкими сырами, что связано с особенностями их технологии, в частно­сти с неодинаковой кислотностью сыворотки и сырной массы во время выработки сыра, различным содержанием сухих веществ.

Концентрирование микроэлементов в сыре свидетельствует о том, что оптимизацию содержания микроэлементов в молоке для выработки сыра нужно проводить по результатам их действия не в молоке, а непо­средственно в сыре. Содержание микроэлементов в молоке должно обеспечить оптимальную скорость биохимических процессов в сыре во время его созревания. Поскольку концентрации микроэлементов в сыре возрастают по сравнению с их исходными концентрациями в молоке в 4-11 раз, исходные их концентрации в молоке должны быть ниже опти­мальных уровней микроэлементов для развития необходимой микро­флоры в соответствующее число раз.

С другой стороны, ПДК тяжелых металлов в сыре должны быть та­кими, чтобы дать возможность вырабатывать из молока с допустимым содержанием тяжелых металлов продукт, соответствующий медико­биологическим требованиям, т. е. ПДК в сыре должны быть намного выше, чем в заготовляемом для сыроделия молоке. Медико-биоло­гические требования предусматривают увеличение ПДК токсичных ме­таллов в сыре по сравнению с молоком: для РЬ и Cd в 3,0 и 3,3 раза, для As, Hg и Си - в 4 раза, для Zn - в 10 раз. Такое увеличение не соответст­вует степени концентрации токсичных металлов в сыре, поэтому из мо­лока с концентрацией токсичных металлов ниже ПДК могут вырабаты­ваться сыры, неудовлетворяющие Медико-биологические требования по этому показателю. Так в сырах, выработанных из молока, содержание тяжелых металлов в котором равнялось ПДК, содержание меди соста­вило 213%, свинца - 280% от ПДК для сыров.