Протеолиз в мелких сычужных сырах

Протеолиз - основополагающий процесс созревания сыров. Мел­кие сычужные сыры отличаются меньшей шириной и глубиной протео­лиза (табл. 11.7). Количество аминного азота в % от растворимого в мелких сырах (Сен-Полен) было в 2,06 раза меньше, чем в Грюйере. В отечественных мелких сырах, созревающих 60 сут, количество водорас­творимого азота составляет 20-25%, остальной азот представлен негидролизованными белками или белками с очень низкой степенью гидролиза, в т. ч. пара-æ-казеином.

Характер протеолиза в сырах с низкими температурами II нагрева­ния изучен на сыре Гауда, выработанном в асептических условиях, по­зволяющих исключить тот или иной фактор из производства и выявить его роль в протеолизе. Накопление продуктов протеолиза в сырах, выработанных в асептических условиях, под действием отдельных главных факторов и их комбинаций показано в табл. 11.3, на рис. 11.12 и 11.13. В сырах, выработанных с реннином и лакто кокковой заква­ской, а_s1казеин практически полностью расщеплялся в течение месяца, в то время как 50% β-казеина не было расщеплено в течение 6 мес. Расщеп­ление β-казеина с заметной скоростью началось спустя месяц после выра­ботки. В сырах без закваски с доведением pH сгустка с помощью глюко- но-5-лактона (в результате гидролиза которого кислотность сыра медлен­но повышается, имитируя повышение кислотности и конечный pH, вызы­ваемый развитием микрофлоры закваски) количество водорастворимого азота было намного ниже, чем в сырах с комплексом факторов; оно на­растало в течение 6 мес созревания пропорционально дозе вносимого реннина. В сырах, выработанных без закваски, в 1-, 2- и 6-месячном воз­расте содержание азота свободных аминокислот составило соответствен­но 0,1; 0,2 и 0,3% от общего содержания азота в сыре, а в сыре с заква­сками, но без реннина - соответственно 1,3; 2,3 и 4,0% (табл. 11.3). Таким образом, исключение заквасок уменьшило содержание свободных амино­кислот в сыре примерно в 13 раз. В сырах без заквасок содержание сво­бодных аминокислот не зависело от дозы реннина.

В сырах без реннина очень сильно уменьшилась скорость гидроли­за сщ-казеина и накопление водорастворимого при pH 4,6 азота. В сыре Гауда, выработанном без реннина, количество водорастворимого азота, образованного за счет протеолитических систем закваски (предполагая, что активность молочных протеиназ в сырах обоих вариантов была одинаковой), в 1-, 3- и 6-месячном возрасте составило 10,6; 12,7 и 19,5% от их количества в сырах, выработанных с реннином, но без закваски. Исключение реннина сильно снизило количество свободных аминокислот, хотя в сырах без закваски реннин практически не образо­вывал свободных аминокислот. Объяснить это можно тем, что лакто­кокки значительную часть свободных аминокислот образуют из продук­тов протеолиза казеина реннином.

В сырах без реннина и закваски наблюдалось незначительное рас­щепление β казеина и очень небольшой гидролиз a_sl- и а₅₂-казеинов с образованием за 6 мес созревания около 4% растворимого азота и 0,4% азота свободных аминокислот от общего содержания азота, что вызвано действием плазмина. Плазмин не влиял на протеолитическую активность реннина и закваски.

Количество водорастворимого азота в сырах голландской группы почти линейно зависит от дозы реннина, количество свободных амино­кислот от дозы энзима практически не зависит.

Таким образом, реннин расщепляет казенны с образованием круп­ных, средних и мелких пептидов, т. е. в ширину, микрофлора закваски - с образованием низкомолекулярных пептидов и, особенно, свободных аминокислот, т. е. в глубину, протеиназа молока расщепляет казенны с образованием низкомолекулярных пептидов.

Основное расщепление a_sl-казеина в сырах с низкими температу­рами II нагревания происходит под действием молокосвертывающих энзимов, остающихся в сырной массе; протеолитическая активность микрофлоры заквасок становится заметной через месяц созревания, очевидно, после начала лизиса бактериальных клеток и высвобождения внутриклеточных энзимов. Протеолитическая активность микрофлоры заквасок для мелких сыров, связана с расщеплением β-казеина (а-казеин к этому времени почти весь гидролизован реннином) и пептидов, в том числе образующихся в результате гидролиза казеина молокосверты­вающими энзимами. В целом протеолиз в мелких сырах является ре­зультатом синергетического действия молокосвертывающих энзимов и микрофлоры закваски.

Для проверки влияния состава заквасок на протеолиз в асептиче­ских условиях вырабатывали сыры с семью различными заквасками при примерно одинаковом количестве реннина, остающегося в сгустке. В 3-месячных сырах в зависимости от вида закваски содержание азота свободных аминокислот составляло (в % от общего азота) от 3 до 5,2%, в 6-месячных - от 3,8 до 9,3%; количество водорастворимого азо­та во всех вариантах было почти одинаковым (от 17 до 20% в 3-месяч­ных сырах).

Выработки сыров в асептических условиях показывают, что для формирования типичных органолептических показателей сыров с низкими температурами II нагревания, включая группу Чеддера, достаточно молокосвертывающих энзимов и лактококковых заквасок.

Протеолиз в Российском сыре, выработанном в обычной ванне, и влияние на него типа молокосвертывающего энзима показаны в табл. 11.8. Сыры вырабатывали на угличской закваске; в третьем варианте в молоко вносили культуральную среду (без клеток) «негорького» штамма Е8 в ко­личестве 30% от дозы закваски, использованной в 1 и 2 вариантах, с соот­ветствующим снижением дозы закваски. Соотношение в смеси реннета и пепсина равнялось 50:50. Замена сычужного порошка смесью его со сви­ным пепсином увеличило в сыре содержание водорастворимого и небел­кового азота, но уменьшило содержание свободных аминокислот. По- видимому, пептиды, образованные свиным пепсином, медленнее расщеп­лялись микрофлорой закваски до свободных аминокислот, чем пептиды, образованные реннином. По количеству свободных аминокислот, образуемых в основном под действием закваски, сыры Гауда не отличались от Российского сыра. Внесение культуральной среды «негорького» штамма сливочного лактококка увеличило содержание в сыре свободных амино­кислот и уменьшило содержание «горьких» пептидов.

Количество водорастворимого и небелкового азота в сыре Чеддер, вырабатываемом с участием плесневых молокосвертывающих энзимов, растет быстрее, чем с реннином, что, очевидно, обусловлено их более высоким неспецифическим протеолизом, в частности способно­стью атаковать в сыре не только a_s -, но и β-казеин.

На протеолиз огромное влияние оказывает состав и физико-хими­ческие показатели сырной массы. Чем ниже отношение содержания вла­ги к содержанию казеина (или СОМО), тем медленнее идет протеолиз (рис. 11.20). Даже небольшое снижение А_в понижает количе­ство молокосвертывающих энзимов, остающихся в сырной массе, по отношению к содержанию казеина, в результате чего уменьшается ско­рость протеолиза.

Чем выше отношение содержания соли к содержанию влаги, тем медленнее идет протеолиз и более твердой будет консистенция сыра. Особенно чувствительно к содержанию соли расщепление β-ка­зеина (разд. 10.6). Протеолиз в сырах идет с достаточной скоростью, если концентрация соли в водной фазе сыров лежит в интервале от 4,5 до 5,7%. При более низкой концентрации соли интенсивность протеолиза увеличивается, что сопряжено с появлением в сыре пасто­образной, мажущейся консистенции, горечи. При одной и той же концентрации соли повышение содержания в сыре Са замедляет про­теолиз, однако высокое содержание Са обычно бывает только в сырах с повышенным pH, а pH сильнее влияет на скорость протеолиза, чем Са (с повышением pH скорость протеолиза возрастает).

Скорость протеолиза не единственный критерий при оценке режи­ма выработки сыра, так как увеличение pH и содержания влаги, сниже­ние содержания соли не только ускоряют протеолиз, но и создают бла­гоприятные условия для развития посторонней микрофлоры в сыре. Поэтому выработку сыра с оптимальными параметрами можно прово­дить только при хорошем качестве молока, стабильной и достаточно высокой активности заквасок и высоком уровне гигиены производства заквасок.

Анализ действия физико-химических факторов на протеолиз по­зволяет объяснить небольшие масштабы протеолиза в Чеддере (даже в старых сырах этого вида содержание азота свободных аминокислот не превышает 3% от общего содержания азота). Причинами, очевид­но, являются низкий pH и равномерное распределение соли в головке сразу же после выработки.

Особенности протеолиза в сырах с высокой и средней температурой II нагревания

Движущие силы протеолиза в крупных и мелких сырах неодинако­вы. Высокие температуры II нагревания в крупных сырах инактивируют молокосвертывающие энзимы и резко ограничивают развитие лакто­кокков, которые играют главную роль в протеолизе в мелких сырах. Значительная часть крупных сыров вырабатывается из сырого или тер- мизованного молока, поэтому в них возрастает роль плазмина, рези­стентного к температурам II нагревания. Плазмин в большем количест­ве, чем сычужный энзим, переходит из молока в сыр.

Основная микрофлора заквасок для крупных сыров - термофиль­ные стрептококк и лактобациллы, действие которых на белки молока отличается от действия лактококков (11.2.4). Нельзя исключить и влия­ние на протеолиз в крупных сырах мезофильных лактобацилл. Неотъем­лемой микрофлорой крупных сыров, за исключением терочных, являют­ся пропионовокислые бактерии, обладающие специфической, хотя и небольшой протеолитической активностью.

Для выявления роли плазмина в крупных сырах готовили смесь молокосвертывающего энзима (Реннилазы), энзимного препарата из Lbc. helveticus (протеолитические энзимы закваски) и плазмина и добав­ляли в обезжиренное или пастеризованное молоко, обогащенное Са²⁺. После выдержки анализировали продукты протеолиза. Только смеси, в которые входил плазмин, давали электрофореограммы, подоб­ные полученным при анализе крупных сыров. Реннилаза в основном гидролизовала γ казеин и протеозо-пептонные фракции, получаемые в результате действия плазмина на β-казеин. Плазмин слабо атакует α-казеин, гидролиз которого очень важен в формировании консистенции в мелких сырах, что несомненно является одной из причин различий в консистенции крупных и мелких сыров. Низкая активность плазмина в некоторых крупных сырах вызывала появление постороннего привкуса. Проведенные исследования показывают решающую роль плазмина в гидролизе β-казеина в крупных сырах.

В отличие от лактококков, лактобациллы, используемые в заква­сках для крупных сыров, обладают более высокой протеолитической активностью и атакуют все казенны, хотя их протеиназная активность зависит от вида и штамма (разд. 11.2.4). Закваски с Lbc. helveticus более чувствительны к соли, чем закваски с Lbc. lactis.

Закваски для крупных сыров больше накапливали низкомолеку­лярных продуктов расщепления казеина, чем лактококки. Важно соотношение между видами бактерий в заквасках. Повышение дозы Lbc. bulgaricus в интервале от 0,5 до 1000 мл /200 кг молока, например, увеличивает образование пролина, но угнетает развитие пропионовокислых бактерий.

Активность внутриклеточных и внеклеточной протеиназ термо­фильного стрептококка невелика и зависит от штамма, хотя некоторые штаммы расщепляют все казенны.

Следует иметь в виду, что мезофильные лактобациллы играют более важную роль в крупных сырах, чем в мелких, а они обладают вы­сокой протеолитической активностью в сравнении с другими лакто­бактериями.

Таким образом, в крупных сырах принимают участие в протеолизе энзимы из различных источников, что должно сопровождаться большей глубиной расщепления белков и разнообразием продуктов протеолиза. Пониженная влажность этих сыров, безусловно, замедляет протеолиз, но более низкое содержание в них соли, выдержка определенное время при повышенных температурах, длительное созревание, более высокий уро­вень pH, обусловленный пониженной влажностью и более низким со­держанием лактозы, ферментацией части лактатов пропионовокислыми бактериями, не только компенсируют негативное влияние низкой влаж­ности на протеолиз, но обеспечивают большую интенсивность его в крупных сырах. Об этом свидетельствует динамика протеолиза в Эмментальском сыре, показанная в табл. 11.9. В 5-месячном Эмментальском сыре азот свободных аминокислот составил 40% от общего содер­жания азота в сыре.

Протеолиз и формирование консистенции

Казалось бы, с влиянием протеолиза на консистенцию сыра все ясно: протеолиз постепенно разрушает казеиновый каркас, являющийся осно­вой структуры сырного сгустка, поэтому по мере созревания прочность и эластичность сгустка должны снижаться, а консистенция сыра становить­ся более нежной и пластичной. На самом деле консистенция сыра зависит не только от протеолиза, но и от других факторов, что усложняет процесс ее формирования, раскрытый далеко не полностью. Белоусов еще в нача­ле 50-х годов установил, что разрушение образцов сыра по мере созрева­ния происходит при все меньшей относительной деформации. Относительную деформацию, при которой происходит разрушение образца, Белоусов назвал критической. Критическая деформация характе­ризует связность сырной массы. Следовательно, по мере созревания связ­ность сырной массы снижается, а хрупкость увеличивается.

Наблюдения Белоусова хорошо согласуются с результатами более поздних опытов Неберта с сотр., изучавшими изменения пенетрации Ко­стромского сыра в процессе созревания (рис. 11.14; 11.15). На пер­вых стадиях созревания реннин гидролизует a_s1-казеин всего по несколь­ким связям, но даже отщепление одного a_sr I пептида достаточно для зна­чительного изменения реологических показателей мелких сыров. На рис. 11.14 видно, что в течение 10 сут после прессования величина пенетрации снизилась по сравнению с ее величиной в сыре после прессо­вания примерно на 24%. Показатели пенетрации не переводятся в извест­ные физические величины. Однако существует статистически дос­товерная корреляция между пенетрацией и твердостью сыра. Взаимосвязь между пенетрацией и твердостью на примере Швейцарского сыра пока­зана на рис. 11.16. Чем тверже консистенция, тем ниже показатели пенетрации, хотя связь между ними не является линейной.

После 10 сут показатели пенетрации в Костромском сыре, хотя и с меньшей ско­ростью, продолжают снижаться до 45-су­точного возраста параллельно с уменьше­нием влажности сыра (табл. 11.10). По Та­бачникову и Тетеревой, коэффициент кор­реляции между показателем пенетрации и содержанием влаги в сыре равен 0,89±0,02. Затем показатели пенетрации увели­чиваются и к 60-суточному возрасту они возвращаются к уровню 30-суточного сыра, после чего до 90-суточного возраста (время наблюдения) очень медленно увеличивают­ся. Таким образом, твердость Костромского сыра увеличивается в течение 45 сут созревания, а не снижается, как казалось бы, должно происходить в связи с протеолизом.

Существует отрицательная корреляция между твердостью и упру­гостью сыра, с одной стороны, и протеолизом, с другой. Реологические показатели Костромского сыра в процессе созревания изменяются в различных слоях головки по-разному: наибольшее снижение показателей пенетрации наблюдается в слое, расположенном на расстоянии 0,5 см от поверхности, а в более удаленных слоях при одинаковой тенденции масштабы изменений уменьшаются (рис. 11.15). Степень неоднородно­сти сырного теста возрастает с увеличением протеолиза.

На рис. 11.17 показано изменение твердости трех других видов сы­ров, которые подтверждают результаты опытов Неберта с соавт. об изменении твердости Костромского сыра.

На рис. 11.18 показана взаимосвязь между нагрузкой и деформацией молодых и зрелых сыров в пробе на сжатие. Из него видно, что в зрелых сырах уменьшается деформация, при которой происходит раз­рушение образца; усилие, при котором разрушается образец при сжа­тии, в зрелом сыре Гауда намного выше, чем в молодом, а в сыре Чед­дер - наоборот. Снижение деформации сыра в момент достижения пре­дела текучести показано на рис. 11.19. Упругость сыров снижается во время созревания.

Величина уменьшения деформации, при которой начинает разру­шаться образец, является единственным реологическим показателем, коррелирующим со степенью зрелости мелких сыров. Это свиде­тельствует о снижении связности сырной массы по мере созревания. Снижение связности сырной массы в процессе созревания можно счи­тать логическим следствием протеолиза и уменьшения активности во­ды. В то же время при органолептической оценке сырная масса по мере созревания становится более однородной, хорошо расходящейся во рту.

Неберт и др. и Lawrence et al.  объясняют характер из­менений реологических показателей мелких сыров при созревании тем, что в созревающем сыре идут два процесса: протеолиз, снижающий прочность казеинового каркаса и размягчающий консистенцию, и потеря сгустком влаги, которая особенно велика на начальных этапах созрева­ния и в поверхностном слое, в результате чего твердость сыра возрастает. Суммарный результат на каждом этапе и в каждом слое зависит от соот­ношения между этими процессами. Неодинаковый характер изменения реологических показателей по слоям сыра они связывают с миграцией соли и влаги в головке. К 45-суточному возрасту миграция практически прекращается, а дальнейшее снижение твердости и повышение пластич­ности сыра, очевидно, происходит главным образом под действием про­теолиза. К 60-суточному возрасту заканчивается расщепление a_s1-ка­зеина, обусловливающего прочность казеинового каркаса сычужного сгустка, и величина пенетрации стабилизируется. Если это так, то про­должительность созревания мелких сыров, вырабатываемых по тради­ционной технологии, должна составлять 45-60 сут.

Таким образом, максимальные изменения показателей пенетрации, а следовательно, и твердости отмечаются в поверхностных слоях сыра, в которых наиболее сильно снижается активность воды из-за потери влаги и поступления большого количества соли из рассола. Однако, различия в консистенции внутренних и внешних слоев сыра могут быть связаны также со снижением скорости протеолиза, которая в сильной степени зависит от этих факторов (рис. 11.20). Следует отметить, что во время созревания сыра Чеддер, в котором в связи с особенностя­ми посолки (разд. 10.3.3) миграция влаги и соли в пределах головки не­значительна, его твердость также увеличивалась, но медленнее, чем в Костромском сыре (рис. 11.17). Кривые увеличения твердости сыров Чеддера и Российского во время созревания почти совпадают, хотя Рос­сийский сыр солят в рассоле после прессования. Это свидетельствует о том, что не только миграция соли и влаги являются причиной повыше­ния твердости сыров во время созревания.

Активность воды во время созревания также снижается в результате протеолиза, так как расщепление каждой пептидной связи ведет к появле­нию двух новых ионных групп, связывающих воду и таким образом сни­жающих количество доступной для сольватации белков воды в системе. Сырная масса становится более твердой и более ломкой, т. е. разрушаю­щейся при повышенных нагрузках, но малых деформациях. На пер­вом этапе, когда величина пенетрации в Костромском сыре снижается осо­бенно быстро, активность воды в сыре уменьшается также в результате сбраживания лактозы, поскольку образующиеся при этом кислоты обладают гораздо большей водосвязывающей активностью, чем исходная лактоза.

В сырах Чеддер, отличающихся низким содержанием влаги (36-39%), консистенция остается ломкой, несмотря на продолжительное созрева­ние.

При определенном снижении А_в в системе консистенция ста­новиться крошливой, что часто бывает в старых сырах Чеддер. Веду­щую роль активности воды в формировании ломкой консистенции до­казывают опыты с сыром Свесия: увеличение концентрации соли в вод­ной фазе этого сыра с 1,55 до 4,5% (соль вносили в зерно после удале­ния сыворотки) привело к трансформации консистенции сыра из слегка ломкой - типичной для этого сыра - в более плотную, менее связную и гомогенную, несмотря на более высокую влажность сыров с повышен­ной концентрацией соли.

При высокой влажности консистенция сыра во время созревания размягчается пропорционально степени протеолиза, главным образом, а_s1-казеина . Раманаускас показывает, что при высокой влажности Российского сыра в процессе созревания содержание в нем небелковых азотистых веществ возрастает, эластичность снижается, т. е. превалируют процессы, обусловливаемые расщеплением белков, а не снижением ак­тивности воды. В то же время интенсификация протеолиза в сыре Проволоне с низкой влажностью внесением в смесь термофильных лак­тобацилл, находящихся в состоянии теплового шока, приводит не к раз­мягчению консистенции, а к ускорению формирования типичной для этого сыра ломкой консистенции. В этом случае большее влияние на консистенцию оказывает изменение А_в. Возможно, потеря сыром во время созревания части влаги сближает параказеиновые пряди, лежащие на поверхности жировых шариков и образующие ячеистую структуру, и между ними возникают новые физические или химические связи.

Сканирующая электронная микроскопия показала, что сырная мас­са представляет непрерывную белковую матрицу, структурные элемен­ты которой в различных видах сыров имеют существенные различия (рис. 11.21). Структурные единицы белковой матрицы в сыре Гау­да имеют такую же глобулярную форму (10-15 нм в диаметре), как в исходном молоке, а в сыре Чешир они намного меньше (3—4 нм) и имеют вид цепочек или прядей. Чеддер занимает промежуточное положение: часть его структурных единиц имеет глобулярную форму, как в сыре Гауда, часть - такую же форму, как в сыре Чешир.

Изменение структуры сыров коррелирует с pH сыров. По уровню pH сыры располагаются следующим образом: Стильтон (pH 4,6-4,75) < < Чешир (4,75-4,9) < Чеддер (4,9-5,3) < Российский (5,1-5,3) < Кост­ромской, Гауда (5,2-5,35). Чем ближе pH сыра к изоэлектрической точ­ке параказеина, тем более компактную форму принимают белки, тем при меньшей деформации сжатия разрушается структура. Уменьшение размеров структурных единиц казеинового каркаса при понижении pH сыра может быть вызвано понижением степени гид­ратации белков. Активная кислотность может влиять на консистенцию через протеолиз, так как чем ниже pH сыров, тем менее интенсивно идет расщепление белков.

Однако в этом случае замедлялся бы переход консистенции от резинистой к более хрупкой, а для сыров с низким pH характерными по­роками консистенции как раз являются крошливость, ломкость, малосвязность, самокол. В гл. 2 показано, что слишком быстрое нарастание кислотности во время выработки сыра влияет на переход мицеллярного фосфата кальция в сыворотку, что оказывает большое влияние на кон­систенцию сыров.

Консистенция сыра становится менее твердой при уменьшении со­держания кальция. В мелких сырах диапазон содержания Са выше, чем в сырах группы Чеддер, что повышает его роль в формировании конси­стенции.

На формирование консистенции сыров большое влияние оказывает температура созревания сыра. Так, консистенция 8-недельного сыра Чеддер, созревающего при 15° С, была такой же, как консистенция 16-не­дельного сыра этой же выработки, созревающего при 8° С. Повы­шение температуры созревания до 20° С привело к формированию хрупкой и крошливой консистенции.

Консистенция сыров с высокими температурами II нагревания су­щественно отличается от консистенции мелких сыров. На рис. 11.22 по­казано сопротивление сжатию распространенных в Швейцарии сыров с высокими температурами II нагревания. Эта диаграмма позволяет определить усилие, которое необходимо приложить для разрушения образца, и высоту образца в момент разрушения в % от первоначальной.

Степень сжатия в момент разрушения образца свидетельствует об одно­родности, связности консистенции: разрушение при низкой компрессии свидетельствует о крошливости, малой связности консистенции, и на­оборот. Усилие, необходимое для сжатия образца на одну треть, используют для характеристики твердости крупных сыров. Величина усилия, разрушающего образец при сжатии, зависит от твердости и ха­рактера консистенции сыра. На рис. 11.23 показано изменение степени сжатия в момент разрушения образца в процессе созревания. Сте­пень сжатия образцов Эмментальского сыра и усилие в момент разру­шения значительно выше, чем сыров Грюйер и Аппенцеллер, что свиде­тельствует о большей гомогенности, связности его консистенции и бо­лее ломкой консистенции Грюйера и Аппенцеллера.

Связность консистенции Эмменталя увеличивается в первые 30 сут созревания, затем она начинает снижаться, консистенция становится более рыхлой. Повышение связности консистенции сыров Грюйер и Аппенцеллер в первый период созревания (примерно до окончания об­разования глазков) менее выражено, а скорость ее снижения в после­дующие периоды больше.

Различия в реологических показателях между Эмменталем и двумя другими видами крупных сыров главным образом обусловлены более сильным протеолизом в двух последних видах. Существует обратная кор­реляция между степенью сжатия образца сыра в момент разрушения и со­держанием в сыре небелкового азота. Более интенсивный протеолиз в швейцарских сырах Грюйер и Аппенцеллер обусловлен тем, что в их со­зревании принимает участие микрофлора поверхностной слизи. В зрелых сырах Грюйер и Аппенцеллер содержание небелкового азота было выше, чем в Эмментальском сыре, в 1,38 и 1,17 раза соответственно. Пре­дельная степень сжатия уменьшается с повышением температуры созрева­ния, что также можно объяснить повышением скорости протеолиза.

Даже небольшие изменения в характере протеолиза могут оказать влияние на консистенцию сыра. Так, консистенция сыров с различными молокосвертывающими энзимами всегда отличается от консистенции сыров с реннетом, хотя и остается в рамках, приемлемых для потреби­теля. Правда, это обусловлено не только различиями в протеолизе во время созревания, но и неодинаковой структурой сгустков, получаемых в процессе свертывания.

Протеолиз и формирование вкуса и аромата сыра

Существует тесная корреляция между характером протеолиза, вку­сом и ароматом сыра. При этом скорость формирования и степень выраженности сырного вкуса коррелирует с расщеплением только β-казеина, которое осуществляют в мелких сырах микро­флора закваски, лактобактерии незаквасочного происхождения, плазмин. В формировании органолептических показателей сыров прини­мают участие продукты протеолиза - пептиды и свободные аминокис­лоты (САК), а также соединения, получающиеся в результате даль­нейшего преобразования САК в результате воздействия на них мик­рофлоры сыра и чисто химических реакций (рис. 11.1). Кроме этого, протеолиз понижает степень связывания вкусовых и ароматических веществ сгустком и создает условия для их воздействия на органы чувств потребителей.

Образование горького вкуса. О влиянии пептидов - промежуточ­ных продуктов протеолиза - на органолептические показатели сыров мало что известно, кроме того, что гидролиз казеинов может сопровож­даться образованием пептидов, придающих горечь продукту. Горечь в сырах является одним из наиболее распространенных пороков. Горькие пептиды, образующиеся в сыре, чаще всего имеют молекулярную массу меньше 1400 и отличаются большой гидрофобностью. Champion & Stanley выделили горькую фракцию из Чеддера, содержащую боль­шие количества лейцина и валина. Горькие фрагменты a_sl -казеина  и β-казеина содержали много гидрофобных концов (фени- лаланил, изолейцил, лейцил, валил, пролил) и имели длину цепочек от 2 до 22 аминокислот. Синтезированы пептиды Арг-Глу-Про-Фен-Про-Иле- Иле-Вал, присутствующий в гидролизате β-казеина, и Арг-Глу-Про- Про-Фен-Иле-Вал, горечь которых обусловлена N-терминальным арги­нином и гидрофобным пептидом в С-позиции. Пептиды отличают­ся необычайно горьким вкусом (вкусовой порог 0,004 и 0,05 мМ). Вы­делен горький пептид из β-казеина (196-209) со вкусовым порогом 0,015 мМ, горечь которого в 67 раз сильнее, чем горечь кофеина. Горьким вкусом обладал пептид из β-казеина, включающий остатки аминокислот в позиции 53-79.

Горькие пептиды в сырах образуют молокосвертывающие энзимы и лактококки. В опытах с растворами казеинов при pH 5,4 и 15° С реннет и химозин образовывали горькие пептиды из цельного казеина, a_srка­зеина, β-казеина, пара-æ казеина; в сырах химозин не расщепляет β казеин.

Свиной пепсин образовывал горькие пептиды из С-концевой части а₅₁-казеина; практически все гидрофобные пептиды были образованы в результате разрыва пепсином связей Лей, Тир и Фен. Наиболее горькими из гидролизатов казеинов, полученных под воздействием реннета, свиного пепсина, химотрипсина, трипсина, были гидролизаты а₅₁-ка­зеина.

Неразрушенные клетки Lc. cremoris HP, дающего горечь в сырах, образовывали горькие пептиды только из æ- и β-казеинов. Горь­кие пептиды образовывались под действием протеиназ клеточной стен­ки. Протеиназо-негативные варианты «горьких» штаммов лактококков, полученные генетическими методами, перестают образовывать горечь в сырах. Штаммы Lc. cremoris, не дающие горечь в сырах, расщеп­ляют горькие пептиды, образуемые химозином из a_s1- и пара-æ-казеина, но не из β казеина. Расщепляют горькие пептиды внутриклеточ­ные энзимы лактококков.

Горькие пептиды есть в негорьких сырах, но в низких концентра­циях. В сырах Гауда главными компонентами горечи являются фраг­менты β-казеина, что, по-видимому, обусловлено расщеплением большей части горьких пептидов из a-казеина лактокок­ками закваски. По количеству образуемого водорастворимого азота в сыре различий между «горькими» и «негорькими» штаммами лактококков не обнаружено. Однако «негорькие» штаммы обра­зуют значительно больше свободных аминокислот.

Элюционные профили сыров, выработанных с «горькими» и «не­горькими» штаммами лактококков, сильно различаются (рис. 11.24.). В опыте использованы штамм HP, дающий, и штамм E₈, не даю­щий горечи в сырах с низкой температурой II нагревания. Объем фрак­ций 5-10 в варианте с «горьким» штаммом был значительно выше, чем в варианте с «негорьким» штаммом. В этих фракциях и сосредоточены горькие пептиды.

Есть различия в количестве и соотношении свободных аминокис­лот, образуемых «горькими» и «негорькими» штаммами Lc. cremoris в сыре Гауда (табл. 11.11). Содержание всех аминокислот было выше в сырах, выработанных с «негорьким» штаммом Е₈. Содержание в них лизина было в два раза выше, чем в сырах с «горькими» штаммами, аргинина - в два раза, глутаминовой кислоты - в 2,13 раза, изолейцина - в 3,8 раза и т. д.

Эти различия наблюдались как в присутствии, так и в отсутствие молокосвертывающего энзима. Доля лейцина, серина, фенилаланина и пролина в общем содержании аминокислот и количество пептидов было выше у «горьких» штаммов.

Звягинцев и др. считают, что способность высвобождать большое количество глутаминовой кислоты можно использовать как критерий для отбора штаммов, не образующих горечь в сырах. Visser не считает эту пробу специфичной.

Несмотря на то что количество свободных аминокислот в сырах с «негорькими» штаммами всегда было выше, чем в сырах с «горькими» штаммами, соотношение между кислотами в них было близким.

Химозин высвобождает горькие пептиды в начале расщепления ка­зеина. Из табл. 11.3 видно, что он образует в 2,6-3,5 раза больше пептидов с молекулярным весом менее 1400, чем закваски. Количество таких пептидов, образуемое при совместном действии реннина и лакто­кокков, гораздо выше, чем их сумма при раздельном действии этих фак­торов. Возможно, это обусловлено тем, что лактококки сами не гидролизуют α-казеин в сыре, но способны расщеплять продукты его гидролиза реннином с образованием горьких пептидов. Примеси энзи­мов, содержащиеся в промышленных молокосвертывающих препаратах, образовывали больше горьких пептидов, чем химозин. Факторы, влияющие на количество остающихся в сыре молокосвертывающих эн­зимов (кислотность сыворотки и сырной массы в конце обработки зер­на, промывка сгустка, температура II нагревания, доза энзимов), оказы­вают влияние на степень горечи сыров. Заменители сычужного энзима образуют больше горьких пептидов, чем химозин, при прочих одинаковых условиях. В Российском сыре со свиным пеп­сином, например, было обнаружено в 2,2 раза больше горьких пептидов, чем в сыре из этого же молока с реннином (табл. 11.8). Ионы Са стимулируют образование горьких пептидов.

Горькие пептиды из β-казеина, которые преобладают среди горь­ких пептидов в зрелых сырах, могут образовываться только микрофло­рой закваски или посторонней микрофлорой.

По скорости накопления кислоты и биомассы штаммы лактококков делят на «быстрые» и «медленные». В сырах Чеддер горечь преимущест­венно вызывают «быстрые» штаммы лактококков, размножающиеся при температурах II нагревания, биомасса которых в сыре после прессования достигает уровня больше 10⁹ КОЕ/г. «Медленные» штаммы, чувст­вительные к температуре II нагревания, биомасса которых в сырах после прессования находится на более низком уровне (примерно 1Сг КОЕ/г), горечи не вызывают. Горькие пептиды образуются под действием протеиназ клеточной стенки, а более низкая плотность популяции штамма в конце выработки уменьшает количество протеиназ. По данным Hillier et al., протеиназы «негорьких» штаммов не действуют при 40° С, но действуют при 30° С, протеиназы «горьких» штаммов действуют при обеих темпе­ратурах.

Попытки выработать сыр на закваске только из «медленных» штаммов не принесли успеха; для формирования требуемого вкуса и аромата в закваске должно быть определенное количество «быстрых» штаммов. Mills & Thomas использовали для выработки сыра Чеддер закваску, 45-75% клеток в которой были протеиназо-отрицательными, т. е. относились к «медленным» штаммам, что позволило снизить уро­вень протеолитической активности при сохранении плотности популя­ции. В пяти из шести сыров, выработанных с этой закваской, горечь была менее выражена, чем в контрольных сырах.

В опытах Lowrie et al. штамм сливочного лактококка АМ₂ в сырах, выработанных в асептических условиях при температуре II нагревания 38° С, имел невысокую концентрацию клеток в сыре перед прессованием и не дал горечи, а при температуре 33° С количество его клеток резко возросло и в сырах появилась горечь. Мезофильные лактобациллы снижают горечь в сырах.

Kempler et al. ликвидировали горечь в Чеддере, заменив в закваске «горький» штамм Lc. lactis С2 его трансдуктантом с пониженной про- теиназной активностью; Шуляк и Новикова предотвратили обра­зование горечи в Костромском сыре, применив закваску с низкой про- теиназной активностью. По Stadhouders et al., для получения хо­рошего вкуса в мелких сыров в закваске достаточно иметь 20% протеи- назо-положительных штаммов.

При разработке технологии жидкого сыра Чеддер (при его выработ­ке из молока удаляют Са) для ускорения формирования вкуса и запаха использовали нейтральную протеиназу из В. subtilis, но в продукте появи­лась горечь. Добавленный к нему пептидазный экстракт из «негорького» штамма молочного лактококка полностью ликвидировал горечь.

Снижение плотности популяции микрофлоры закваски, а следова­тельно, и протеиназной активности на начальных этапах производства сыра должно быть компенсировано, так как в сырах вся лактоза должна быть сброжена и ослабление активности микрофлоры закваски на на­чальном этапе обусловит необходимость более интенсивного ее размно­жения на последующих. Тем не менее факты свидетельствуют, что этот прием снижает опасность появления горечи в Чеддере. Это можно объяс­нить тем, что в Чеддере на последующих этапах резко понижается актив­ность воды в результате посолки, что ингибирует протеолиз, особенно расщепление β-казеина и, как следствие, образование горьких пептидов. В Чеддере горечь не появляется при концентрации соли в водной фазе более 4,7%. Если это единственная причина исчез­новения горького вкуса в сырах при снижении плотности популяции мик­роорганизмов закваски во время выработки, то в сырах с посолкой в рассоле снижение протеиназной активности микрофлоры заквасок на на­чальном этапе окажет меньшее влияние на уменьшение горечи, так как соль в них медленно распространяется внутри головки и поэтому дли­тельное время не может оказать непосредственного влияния на протеолиз в большей части массы головки. Правда, и в этом случае соль может ока­зать влияние на протеолиз за счет создания градиента активности воды между поверхностными и внутренними слоями сыра и усиления мигра­ции влаги от центра к поверхности. Кроме этого, гидролиз β-казеина мик­рофлорой закваски начинается спустя месяц после выработки сыра, когда активность воды снизится и в глубинных слоях. Возможно также, что главная причина появления горечи только при высокой концентрации клеток лактококков в конце выработки сыра заключается в том, что про- теиназы, ассоциированные с клеточной стенкой, наиболее активно обра­зуют горькие пептиды при повышенных уровнях pH и температуры, ха­рактерных для сыра во время выработки, которые начинают снижаться уже во время посолки. В этом случае снижение протеиназной активности микрофлоры закваски на начальном этапе будет эффективным средством уменьшения горечи в сырах с посолкой в рассоле.

Соль незначительно влияет на первичную стадию гидролиза a_si-ка­зеина - отщепление от него молокосвертывающими энзимами a_s1-I пеп­тида; последующий гидролиз a_srI пептида в большой степени зависит от содержания соли в водной фазе сыра.

Протеиназная активность лактококков в конце стационарной фазы, по сравнению с концом логарифмической, ниже для «горького» штамма Lc. lactis на 10%, а для «негорького» - на 80%. После окончания сбра­живания лактозы, т. е. во время созревания сыра, лактококки находятся в фазе гибели, и их протеиназная активность должна все время уменьшаться.

Снижение дозы закваски, повышение температуры II нагревания, т. е. меры, лимитирующие накопление биомассы лактококков во время вы­работки, уменьшают вероятность появления горечи в сыре Гауда. Пользоваться этими рекомендациями нужно осторожно, так как низкая активность молочнокислого брожения во время выработки создает ус­ловия для быстрого развития посторонней микрофлоры.

Внутриклеточные пептидазы «негорьких» штаммов разрушают горькие пептиды при pH больше 4,5, «горьких» штаммов - при pH толь­ко выше 5,5. Minagawa et al. показали возможность предотвраще­ния горького вкуса в сырах с помощью аминопептидазы Т, расщепляю­щей горькие пептиды. Добавление в молоко для выработки Рос­сийского сыра со свиным пепсином культуральной среды «негорького» штамма Lc. lactis Е8 в 2,7 раза снизило содержание горьких пептидов в продукте (табл. 11.8). Багдонайте считает, что штаммы лактокок­ков с повышенной аминопептидазной активностью предотвращают появление горечи в сырах.

Горечь в Чеддере, появившаяся из-за использования повышенных доз реннета, исчезала при внесении в молоко определенных доз фагагомолога к штамму лактококков, с которым вырабатывали сыр. Это можно объяснить тем, что горькие пептиды, образуемые реннетом, рас­щепляются внутриклеточными энзимами лактококков, которые высво­бождаются во время лизиса клеток бактериофагами.

Применение закваски, содержащей несбраживающие лактозу и не обладающие протеиназной активностью мутанты лактококков, позволило выработать сыр с повышенным содержанием САК, не имеющий горечи. Пониженная способность закваски сбраживать лактозу позволяет увеличить ее дозу без повышения кислотности сырной массы выше опти­мального уровня, а высокие дозы закваски при отсутствии протеиназной активности, связанной с клеточными стенками, увеличивают способность расщеплять пептиды до САК внутриклеточными пептидами (освобож­дающимися в процессе автолиза) без образования горьких пептидов.

Молокосвертывающие энзимы и микрофлора закваски - не единст­венные причины образования горьких пептидов в сырах. Энзимы, спо­собные их образовывать, также выделяют психротрофы в молоке до пас­теризации (разд. 11.2.2). Интенсивность вызываемой ими горечи возрас­тает при увеличении продолжительности созревания и хранения сыра.

Размножение в сырах Ent. faecalis subsp. liquefaciens, обладающего мощной протеолитической активностью, может вызвать появление силь­ной горечи. Порок возникает при исходном содержании в молоке свыше 10⁶ КОЕ/мл этого подвида, что при использовании пастеризации молока вряд ли возможно. Однако при низкой активности микрофлоры закваски энтерококки могут размножиться в сыре до критического уровня и при меньшей исходной их дозе в молоке. Появление горечи в этом случае сопровождается возникновением мажущейся консистенции.

Горечь в сырах, выработанных в асептических условиях, была выше, чем в контрольных, выработанных из этого же молока и с этой же заква­ской в открытых ваннах. Это свидетельствует о наличии среди незаквасочной микрофлоры бактерий, разрушающих горькие пептиды, кото­рыми скорее всего являются лактобациллы. Allen & Knowles еще в 1934 г. указывали, что без молочнокислых палочек сыры не имеют должного аромата и горькие на вкус. Способность лактобацилл уменьшать го­речь в сырах обусловлена их высокой аминопептидазной активностью.

Снижение температуры созревания Чеддера с 13 до 6° С усиливает горечь. Это связано с ингибированием развития лактобацилл и сниже­нием активности внутриклеточных протеиназ лактококков, разрушаю­щих горькие пептиды, образуемые молокосвертывающими энзимами из а-казеинов, низкими температурами. Вероятность появления горечи увеличивается в сырах с низким pH, что связано со снижением активно­сти энзимов, расщепляющих горькие пептиды.

САК и вкус сыра. Роли САК в формировании вкуса сыра посвяще­но много исследований. Аминокислоты могут быть сладкими, горьки­ми, напоминать по вкусу мясной бульон. В сочетании с другими соеди­нениями САК могут приобретать самый разнообразный вкус. Сторон­ником гипотезы о тесной корреляции аминокислотного состава с вкусом сыра был Диланян. Он считал, что в состав заквасок нужно включать только те штаммы лактобактерий, которые образуют в молоке свободные САК в том соотношении, в котором они находятся в сырах высшего сорта вырабатываемого вида. В качестве эталона были уста­новлены следующие аминограммы (в % от общего содержания амино­кислот): для сыра Швейцарского - лизин 13-14, треонин 5-6, глутами­новая кислота 17-18, пролин 12-13, лейцин 9-10; для сыра Советского- лизин 10, глутаминовая кислота 14-18, пролин 8-10, лейцин 15, фени­лаланин 6, серин 10 и валин 10. Диланян с учениками упорно разрабатывали эту тему, но выдвинутая им концепция не получила при­знания в мировых научных кругах. Причиной этого, очевидно, являются неодинаковые условия для протеолиза лактобактериями в молоке и в сыре, в результате чего спектры образуемых ими САК в средах и сыре не совпадают. Кроме этого, микрофлора закваски образует значитель­ное количество свободных аминокислот не из казеинов, а из продуктов их расщепления молокосвертывающими энзимами.

Чеботарев выявил отличия качественного состава свободных ами­нокислот в сыре и исходном казеине, что обусловлено трансфор­мацией аминокислот в процессе созревания сыров. В зрелых сырах нет серина, аргинина и метионина, в некоторых сырах отсутствует гисти­дин, несмотря на их присутствие в казеине. В то же время в сырах появ­ляются орнитин, а- и у-аминомасляная кислоты, отсутствующие в ис­ходном казеине. По данным Чеботарева, в сырах могут трансформиро­ваться аланин в аммиак и пировиноградную кислоту, глутаминовая ки­слота - в аммиак и а-кетоглутаровую кислоту, лейцин - в масляную кислоту, треонин и валин - в пропионовую кислоту, аспарагиновая ки­слота - в янтарную, глицин - в глиоксалевую, метионин - в а-амино- масляную кислоты. В молоке такая трансформация аминокислот может и не иметь места.

Долгое время существовало мнение, что САК, кроме пролина в сырах с высокой температурой II нагревания, непосредственно не играют суще­ственной роли в формировании вкуса сыров, выполняя функцию предше­ственников вкусовых и ароматических веществ. Главное внимание при исследовании вкусообразования в сырах уделяли летучим соединениям, образующимся в результате липолиза и трансформации САК.

Несмотря на то что выдвинутый Диланяном принцип подбора мик­рофлоры заквасок по спектру образуемых в молоке аминокислот ока­зался несостоятельным, его и Чеботарева мнение о важнейшей роли свободных аминокислот, а также других нелетучих водорастворимых продуктов протеолиза, в формировании вкуса и аромата сыров получает подтверждение в последних работах. McGugan et al. показали, что растворимая, нелетучая фракция азота наиболее важная детерми­нанта сырного вкуса (не обязательно качества). Безвкусные, осво­божденные от жира остатки старых сыров оказывают более сильное влияние на интенсивность сырного вкуса реконструируемых фракций сыра, чем равные количества подобных остатков молодых сыров. На­прашивается вывод, что вкусовые вещества становятся более доступ­ными компонентами вкуса после разрушения структуры сыра.

Ельцова еще в 1961 г. показала, что в Голландском сыре хорошего качества было больше свободных аминокислот, особенно глутамино­вой, чем в сырах с недостаточно выраженным вкусом и ароматом. Stadhouders et al. установили, что сыры, выработанные с протеиназо-отрицательными мутантами лактококков (Прт), имели по сравне­нию с контрольными сырами одинаковое содержание растворимого, но значительно более низкое содержание аминного азота, что коррелиро­вало с их менее выраженным сырным вкусом. Farkye & Fox так­же получили подобный результат.

Установлена корреляция между содержанием в сыре Фен, Ала, Про, Глу и Асп и продолжительностью созревания, но не качеством сы­ра.

В асептически выработанных сырах выявлена корреляция между количеством САК и выраженностью сырного вкуса. По мнению ряда авторов, молокосвертывающие энзимы и эндопептидазы лактокок­ков оказывают основное влияние на формирование вкуса и аромата сы­ров с низкими температурами II нагревания, а основными продуктами совместного действия этих факторов являются САК. Со­держание растворимого в фосфорно-вольфрамовой кислоте азота (в ос­новном азот свободных аминокислот) предлагается использовать как показатель степени выраженности вкуса и аромата сыра.

Для улучшения вкуса, аромата и ускорения созревания египетского сыра Рас в сгусток вносили равные количества аспарагиновой и глута­миновой кислот (по 1 или 2 мг/кг) с добавлением или без добавления 5 г/100 кг молока Na₂HP0₄ . Добавление аминокислот улучшало вкус, но приводило к получению сыра более твердой консистенции. До­бавление Na₂HP0₄ устраняло этот порок консистенции. Добавленные аминокислоты ускоряли протеолиз и созревание сыра пропорционально дозе, фосфат также ускорял созревание. Этот опыт подтверждает важ­ную роль САК в формировании вкуса сыра.

Есть экспериментальные данные, которые, на первый взгляд, опро­вергают эту точку зрения. Раманаускас и Шаломскене показали, что в нестандартном по вкусу и запаху Российском сыре содержится больше САК и летучих жирных кислот (ЛЖК) . В справедливости уста­новленного ими факта не приходится сомневаться, поскольку он получен в результате исследования большого количества сыров промышленной выработки. Однако однозначно интерпретировать его невозможно, так как такое повышение содержания свободных аминокислот и, особенно, жирных кислот вряд ли можно объяснить результатом жизнедеятельно­сти микрофлоры закваски. Скорее всего, это результат жизнедеятельно­сти посторонней микрофлоры, например, психротрофов, которые обра­зуют не только САК, но и десятки других соединений, способных ухуд­шить органолептические показатели сыров. К таким соединениям можно отнести свободные карбоновые кислоты, содержание которых в дефект­ных сырах было в 4,6 раза выше, чем в доброкачественных.

То, что повышенное содержание САК не могло быть непосредст­венной причиной забраковки Российского сыра, доказывает другая работа Раманаускаса и Меялене. В этой работе для изучения возможности повышения степени использования белков молока в сыроделии в смесь для выработки Российского сыра вносили сухие концентраты сывороточ­ных белков с разной массовой долей нативных сывороточных белков. Внесение их в молоко вызвало более интенсивное образование САК в сыре: в 10-дневном сыре количество САК увеличилось в 3 раза, в конце созревания - примерно в 9 раз. Преобладающими кислотами были глута­мин, лейцин и лизин, массовая доля которых составила 44% от общего количества САК. Параллельно с увеличением содержания САК в сырах в процессе созревания увеличивалась концентрация свободных жирных кислот (СЖК): в сырах зрелого возраста их было в 2,2 раза больше, чем в сырах после прессования. В кондиционном возрасте опытные сыры обла­дали нежной, пластичной, однородной по всей массе консистенцией и умеренно выраженным, слегка кисловатым вкусом, получившим более высокую оценку, чем вкус контрольного сыра. Авторы делают вывод, что повышение содержания нативных сывороточных белков в сыре интенси­фицирует накопление вкусовых и ароматических веществ, не меняя на­правленности биохимических процессов созревания. Сывороточные бел­ки не атакуются или очень плохо атакуются молокосвертывающими эн­зимами и микрофлорой мезофильных заквасок. Их добавление в сыры уменьшает потери влаги сыром во время созревания и хранения, что и должно было интенсифицировать процессы созревания. При этом сыры вырабатывались в экспериментальных условиях, при которых их загряз­нение посторонней микрофлорой было сведено до минимума. В опытных сырах содержание молочнокислых бактерий в период максимума было выше, чем в контрольных. В данном случае увеличение содержания САК в опытных сырах произошло за счет жизнедеятельности микрофлоры закваски, и оно положительно повлияло на формирование и характер ор­ганолептических показателей сыра.

Law et al. увеличили в 3 раза содержание САК в Чеддере, вырабо­танном в асептических условиях, внесением в молоко обработанных лизоцимом клеток лактококков, потерявших способность сбраживать лактозу. Выраженность сырного вкуса в опытных сырах по срав­нению со вкусом сыров, выработанных с обычной закваской, не изме­нилась, но в них реже обнаруживалась горечь. Отсюда они делают вы­вод об отсутствии прямого влияния САК на вкус сыра. Снижение горе­чи в их опыте можно объяснить более ранним высвобождением внутри­клеточных энзимов из обработанных лизоцимом клеток.

Выработки в асептических условиях доказали ведущую роль лак­тококков в образовании САК в сырах с низкими температурами II на­гревания и большие различия между заквасками по этому показателю; работы по поиску метода оценки протеолитической активности заквасок должны быть продолжены. Испытание в производстве сыра Гауда двух «быстрых» штаммов Lc. cremoris с высокой активностью образования небелкового азота показали, что один из них, образующий большое ко­личество глутаминовой кислоты, лейцина и треонина, дал хорошо вы­раженный сырный вкус, второй образовывал горечь.

Лахт и Вилу считают, что каждый вид сыра характеризуется опре­деленным составом САК. Сыры Эдам, вырабатываемые в Фин­ляндии и Венгрии, содержат валин в концентрации 5,6 и 5,9 ммоль/г, метионин - 1,7 и 1,6 ммоль/г, аргинин - 1,2 и 1,2 ммоль/г соответствен­но. Эмментальские сыры немецкого и французского производства со­держали валина 11 и 10 ммоль/г, метионина - 2,4 и 2,4 ммоль/г соответ­ственно. Суммарное содержание САК в обоих сырах составляло 121 ммоль/г. Соотношение Глу/Ала в Эмментальском сыре высокого качества, выработанном в Эстонии, в трехмесячном возрасте равняется 2,66; в выработанном в Финляндии - 2,67 в 9-месячном возрасте. В эс­тонском Эмментале выше содержание у-казеина, что авторы объясняют более высоким содержанием в молоке соматических клеток, содержащих энзимы, гидролизующие β-казеин с образованием γ-казеина.

Engels & Visser исследовали вклад водорастворимых соединений сыров Чеддер, Гауда, Грюйер, Маасдам, Пармезан в формирование вку­са и аромата. Они нашли, что наибольшее влияние на вкус и аро­мат сыров оказывают низкомолекулярные соединения (меньше 500 Да), включая пептиды,аминокислоты, свободные жирные кислоты и про­дукты их расщепления.

Общая протеолитическая активность и качество сыра. Тер­мофильные лактобациллы играют главную роль в интенсивности и спе­цифичности протеолиза, формировании вкуса и аромата в крупных сы­рах. Включение термофильных и, в меньшей степени, мезофильных лактобацилл в закваски для мелких сыров придает нетипичный для них пряный, сладковатый привкус, характерный для крупных сыров, обу­словленный высоким содержанием свободного пролина.

В изучении влияния специфичности протеолитической активности микроорганизмов на органолептические показатели сыра есть определен­ная трудность, поскольку различия в протеолитической активности сопро­вождаются различиями в гликолитической активности, играющей важ­нейшую роль на первых этапах производства сыра. В настоящее время при проведении подобных опытов микроорганизмы подвергают шоковым об­работкам, после которых клетки теряют способность сбраживать углеводы во время выработки сыра, но сохраняют протеолитическую активность, в частности активность внутриклеточных протеолитических энзимов.

Лактобациллы незаквасочного происхождения могут интенсифи­цировать протеолиз и ускорить формирование сырного вкуса, что ис­пользуют в производстве низкожирных сыров, главным недостатком которых при выработке на лактококковых заквасках являются слабовы- раженный вкус и аромат, твердая консистенция. Внесение в смесь для выработки сыра 10 %-ной жирности термофильных лактобацилл, нахо­дящихся в состоянии теплового шока, ликвидировало в нем горечь и усилило аромат: органолептические показатели опытных сыров были такие, как у сыров с 28% жира.

Добавление в молоко для производства сыра Гауда термофильных лактобацилл, подвергнутых шоку, усилило выраженность сырного вку­са и аромата и ликвидировало горечь. Положительный эффект был выше с Lbc. helve tic us, чем с болгарской палочкой. В другом опыте для усиления выраженности вкуса Чеддера с уменьшенным на одну треть содержанием жира в молоко вносили культуры Lbc. helveticus с ослаб­ленной гликолитической активностью (распылительной сушкой при 82 или 120° С, замораживанием); в опытных сырах увеличивалось со­держание аминного азота и улучшался вкус. Благодаря ослаблен­ной гликолитической активности лактобациллы не изменили скорость кислотообразования во время выработки сыра.

Добавление в молоко для выработки Чеддера, наряду с обычной за­кваской, 10⁶ КОЕ/мл лактобацилл ускорило протеолиз и формирование органолептических показателей . Сатиева и Гаврилова ускорили со­зревание Костромского и Пошехонского сыров использованием в качестве закваски 0,75% лактококков и 0,25% термофильных лактобацилл.

Греческие ученые увеличили на 35% количество растворимого в ТХУ азота в рассольном сыре Фета добавлением в молоко нейтральной или кислой протеиназ микробиального происхождения (В. subtilis и Aspergillus oryzae) и шокированных нагреванием культур термофильно­го стрептококка и болгарской палочки. Опытные сыры в 40-суточном возрасте имели вкус и консистенцию, подобные вкусу и конси­стенции 80-суточных контрольных сыров, однако для сбалансирования вкуса и аромата в опытные сыры необходимо также добавлять липазу. Увеличение количества бактериальных протеиназ приводило к появле­нию горечи.

Сделана попытка улучшить потребительские свойства маложирно­го сыра Чеддер введением в закваски педиококков. Опытные сыры отличались от контрольных ускорением протеолиза и более высоким содержанием сероводорода, метанэтанов, играющих важную роль в формировании аромата сыров, ацетатов. Маложирные сыры, вырабо­танные с использованием в составе закваски педиококков, имели выра­женные вкус и аромат полножирного сыра, отсутствующий у контроль­ных сыров. Однако в опытном сыре в 2-месячном возрасте появились кристаллы лактата, которых не было в контрольных сырах на протяже­нии 4-5 мес созревания, что обусловлено трансформацией педиококка- ми L(+)-лактатов в D(-)-лактаты. Использование для этой цели микрококков привело к появлению привкусов в сыре.

Беловым с соавт. установлено сильное влияние особенностей про­теолиза заквасок одного и того же видового состава на органолептиче­ские показатели Советского сыра. Наивысшую оценку в их опы­тах получили сыры с минимальным содержанием фракции небелкового азота и средним содержанием аминного азота (отношение небелкового азота к аминному - 1,89), в сырах с минимальной оценкой это отноше­ние равнялось 2,0-3,0; в сырах с низкой оценкой более интенсивно рас­щеплялся уЗ-казеин. Разница между оценками сыров высокого и низкого качества в этих опытах составила 4 балла. К сожалению, в опыте не уч­тено влияние незаквасочной микрофлоры на протеолиз.

В крупных сырах с поздним вспучиванием наблюдается более ин­тенсивное расщепление белков, что, по мнению Steffen, стимулируется излишним развитием пропионовокислых бактерий. В де­фектных сырах, например, активность лейцинаминопептидазы была в 2,3 раза выше, а количество лактатов в 1,6 раза ниже, чем в сырах без порока. В этом случае причиной позднего вспучивания следует считать те факторы, которые способствовали интенсификации протеолиза в де­фектных сырах, поскольку протеолитическая активность самих пропио­новокислых бактерий слишком низка, чтобы заметно изменить степень протеолиза в сыре. Высокое содержание небелкового азота приводит к формированию крошливой, малосвязной консистенции; недостаточный протеолиз - к слабовыраженному вкусу, нетипичной консистенции, не­равномерному рисунку.

Можно считать, что для органолептических показателей сыра вре­ден недостаточный и избыточный протеолиз, особенно вызываемый посторонней микрофлорой, продукты которого отличаются от продук­тов протеолиза микрофлорой закваски количественно и качественно.

Влияние продуктов трансформации аминокислот на органо­лептические показатели сыра. Во время созревания аминокислоты подвергаются трансформации путем декарбоксилирования, дезамини­рования, десульфурилирования и деметиолирования (рис. 11.6). Про­дукты трансформации аминокислот играют важную роль в формирова­нии органолептических свойств сыров.

В результате декарбоксилирования аминокислот образуются ами­ны. Их содержание в сыре может повлиять на показатели безопасности продукта, что рассмотрено в гл. 13, а также представляет интерес с точ­ки зрения формирования вкуса и аромата. Декарбоксилирование проис­ходит под действием декарбоксилаз, образуемых микроорганизмами; микрофлора заквасок и гомоферментативные лактобациллы амины в сырах не образуют (разд. 13.9). Правда, Морина полагает, что некото­рые штаммы молочнокислых бактерий образуют незначительные коли­чества летучих аминов в питательных средах, но это не значит, что они будут образовывать амины в сыре. Тем не менее амины в сырах есть, особенно в сырах с длительным созреванием или хранением. В табл. 11.12 показано, например, содержание аминов в крупных сы­рах, вырабатываемых в Швейцарии. В твердых и мягких сырах, выра­батываемых в Польше, содержание тирамина варьировало в пределах 3,8-575 мкг/г, гистамина - 0—157 мкг/г. Содержание тирамина и гистамина в некоторых сырах показано в табл. 13.7.

Амины попадают в сыры с молоком или образуются посторонней микрофлорой, например, энтерококками, гетероферментативными лак­тобациллами (Lbc. buchneri). Содержание аминов в Грюйере и Аппенцеллере выше, чем в Эмментале, что обусловлено участием поверхно­стной слизи в созревании первых двух видов сыров. Br. linens обладает способностью декарбоксилировать аминокислоты и образовывать ами­ны. В культуральной среде этого вида нашли шесть летучих аминов (кадаверин, моноэтиламин, монометиламин, диметиламин, триэтиламин и аммоний) и два нелетучих: тирамин и гистидин. Tsugo & Hasono счи­тают, что кадаверин и путресцин, образующиеся при декарбоксилиро- вании, соответственно, лизина и орнитина, играют роль в формирова­нии вкуса сыров, созревающих при участии белой плесени. Со­держание путресцина и кадаверина в этих сырах в 3-недельном возрасте составило 724 и 537 мг/кг. В твердых сырах из пастеризованного молока кадаверин и путресцин (обладающие ядовитыми свойствами и неприят­ным запахом) большинство авторов или вообще не обнаруживали, или обнаруживали в мизерных количествах.

Учитывая низкие концентрации аминов в сырах, можно считать, что их роль в формировании вкуса и запаха твердых сыров весьма со­мнительна. Этому, на первый взгляд, противоречат результаты исследований, выполненных под руководством Головни. В этих опытах до 35 летучих аминов обнаружено в Голландском и Рос­сийском сырах, в рассольном сыре Чанах. Между количеством и спек­тром летучих аминов в Российском и Голландском сырах наблюдалось большое сходство, хотя по вкусу эти сыры имеют заметные различия. Не было существенных различий между общим содержанием летучих аминов в Российском и Голландском сырах рассольном сыре, которое равнялось соответственно 36,2; 39,8 и 39 мг/кг. Различия обнаружены в количестве отдельных аминов. В сыре Чанах среди летучих аминов в количественном отношении доминировал ди-н-бутиламин, относитель­ное содержание которого в Российском и Голландском сырах не пре­вышало 2%; в Российском и Голландском сырах максимальная концен­трация была у диизопропиламина (около 9%), а в сыре Чанах этот амин присутствовал в следовых количествах. Увеличение продолжительности хранения Российского сыра при минус 3° С до 10 мес существенно измени­ло содержание в нем некоторых аминов (табл. 11.13). За 6 мес хра­нения балловая оценка сыра снизилась с 93 до 89 баллов, а количество летучих аминов увеличилось в 1,28 раза, в основном за счет пиперидина и а-пиколина. Авторы этих работ считают возможным увязать сниже­ние качества сыра с увеличением в сыре содержания летучих аминов. Вряд ли такое предположение корректно, так как оценка сыра снизилась в основном за консистенцию, оценка за вкус и запах понизилась только на один балл. Причастность летучих аминов к формированию конси­стенции, учитывая их мизерные концентрации, сомнительна.

Независимо от того, принимают или не принимают участие в фор­мировании органолептических свойств сыров амины, производство сыра нужно вести так, чтобы их содержание было минимальным и не могло вызвать опасность для здоровья потребителя. Количество аминов в сыре Гауда увеличивается при высоких температурах созревания (18-21° С), продолжительном созревании, с развитием в сырах гетероферментативных лактобацилл, в частности Lbc. buchneri. Солеустойчивые лакто­бациллы, попадающие в сыр из рассола низкого бактериального качества, образуют в сырах путресцин и кадаверин; энтерококки могут образовать амины, если их содержание в сыре превысит 10' КОЕ/г.

Manning & Robinson из летучей фракции зрелого Чеддера, имею­щей запах сыра, выделили три серосодержащих соединения, образован­ные из метионина: метантиол, диметилсульфид и сероводород. Метантиол (CH3SH) был обнаружен в двух сырах, выработанных в асептических условиях с применением закваски и обладающих нор­мальным вкусом и ароматом, но не был найден в параллельных сырах, выработанных с применением лактона глюконовой кислоты вместо за­кваски и не обладающих необходимым вкусом и ароматом, а также в сырах из обезжиренного молока. H₂S обнаружен во всех четырех сырах, но его содержание в сырах с нормальным вкусом и ароматом было в два раза выше, чем в безвкусных сырах. Диметилсульфид обнаружен во всех сырах в равных концентрациях. Авторы сделали вывод о необхо­димости метантиола для формирования вкуса и аромата сыра Чеддер и об участии в этом процессе H₂S. Образуется метантиол микрофло­рой закваски (в сырах, выработанных в асептических условиях без за­кваски, он не был обнаружен). По-видимому, в его образовании прини­мает участие H₂S. Коэффициент корреляции между вкусом зрело­го Чеддера и содержанием в нем H₂S составляет 0,66-0,79. Однако мнения о роли метантиола во вкусообразовании в твердых сычужных сырах, например, в Чеддере расходятся. Некоторые считают ее весьма существенной, Aston & Douglas ее отрицают.

В опытах Barlow et al. на вкус сыра Чеддер наибольшее влияние ока­зывали серосодержащие соединения, особенно H₂S, молочная кислота, бутанон, общее содержание водорастворимого азота и уксусной кислоты. Авторы считают, что по содержанию водорастворимого азота и H₂S в 3-ме­сячных сырах можно предсказать вкус 12-месячных сыров. Dec­rement & Vickers считают наиболее важными для формирования вкуса и аромата Чеддера масляную кислоту, диацетил и метантиол.

По-видимому, наиболее верной является третья точка зрения: в твердых сырах метантиол и сероводород играют положительную роль только в определенных концентрациях, превышение которых ведет к появлению пороков вкуса. Скорее всего, метантиол оказывает воз­действие на вкус и аромат Чеддера, вступая в реакции с другими веще­ствами с образованием таких соединений, как тиоэфиры, например, метилтиоацетат.

Метантиол играет важную роль в формировании вкуса и аромата грибных сыров и сыров, созревающих с участием поверхностной слизи и плесневых грибов. В частности, он принимает участие как компонент и предшественник в формировании характерного для многих грибных сыров «чесночного» вкуса и запаха. Интересно, что метантиол и H₂S в чистом виде обладают крайне неприятными запахами. Сернистые соеди­нения обладают низким вкусовым порогом; они растворимы в жире, но не в воде, что частично объясняет отсутствие сырного вкуса в сырах из обезжиренного молока. Некоторые сернистые соединения присут­ствуют в молоке, из которого почти полностью переходят в сыр, что увеличивает их концентрацию в сыре по сравнению с исходным моло­ком примерно в 10 раз.

Singh & Kristoffersen считают, что диметилсульфид играет важную роль в формировании вкуса и аромата крупных сыров, но только при опре­деленной концентрации. Избыток его ухудшает вкус сыров. В круп­ных сырах диметилсульфид образуют пропионовокислые бактерии.

Часть жирных кислот с короткой цепочкой и карбонильных соедине­ний также образуется в результате катаболизма аминокислот (рис. 11.6). В сыре Гауда обнаружены молочная, пропионовая и пировиноградная кислоты, содержание которых увеличивалось, и оротовая и уксусная ки­слоты, содержание которых уменьшилось во время созревания.

Установлено образование из карбонильных соединений (глиоксаль, метилглиоксаль, дигидрооксиацетон, ацетальдегид) и САК (валин, лей­цин, изолейцин, метионин, цистеин, фенилаланин, пролин и лизин) ароматических соединений сыров, в том числе 2-ацетил-тиазола из цис­теина и метилглиоксаля и алкилпиразинов из лизина и дигидрооксиацетона. В образовании этих соединений принимают участие лакто­бациллы.

Сырные вкус и аромат являются результатом тесного взаимодейст­вия продуктов протеолиза и липолиза. Silverman & Kosikowski отмечают, что смеси жирных кислот в водных растворах имеют неприятный и про­горклый вкус, который передается сырной массе при их внесении. Смеси аминокислот придают свежей сырной массе приятный вкус, слегка напоминающий вкус Швейцарского сыра. Добавление же амино­кислот и жирных кислот дает приятный острый вкус, напоминающий вкус зрелого Чеддера.