Биохимические и микробиологические процессы.

Биохимические и микробиологические процессы наиболее важны в технологии изготовления кисломолочных продуктов. Биохимические изменения в молоке при производстве кисломолочных продуктов вызывают культуры микроорганизмов. Они расщепляют лактозу через пировиноградную кислоту и превращают в молочную, уксусную, пропионовую кислоты, этанол.

Культуры микроорганизмов, используемые при производстве кисломолочных продуктов, называют заквасками. Виды заквасок:

- сухие энзимотически активные клетки микроорганизмов (в виде порошка). Могут представлять моно-, либо смешанные культуры. Сухие закваски фасуют в стекло, фольгу.

- закваски в виде сквашенного молока с большим количеством клеток микроорганизмов. Готовят такие закваски жидкими в условиях лаборатории в заквасочниках.

Самая обширная группа, используемая при производстве кисломолочных продуктов, - молочнокислые бактерии (МКБ). По морфологическим признаком могут быть грамм-положительные бесспоровые клетки круглой или палочковидной формы. По классификатору Берги отнесены к двум семействам:

1 –Streptococcus acetac (имеют шарообразную либо овальную форму).

2 –Lactobacillus acetac (палочковидная форма)

1) Наибольший практический интерес представляет первая группа. Используется для приготовления творога, сметаны, кисломолочных продуктов с плодово-ягодными наполнителями.

- Streptococcus lactis – овальные кокки диаметром от 1 до 1,5 мкм. Соединены либо попарно, либо в цепочки. Основной компонент при производстве творога, сметаны, простокваши. Входит в состав микрофлоры кефирного гриба. Активное кислотообразование – начало сквашивания молока.

- Streptococcus thermophilus– шаровидные кокки, соединены в цепочки, более крупные, диаметр более 1 мкм, оптимальная температура 40-45 С. Применяют при производстве йогурта, ряженки, варенца; образуют вязкие тягучие сгустки. Их часто комбинируют с молочно-растительными бактериями (палочковидными – Streptococcus lactis).

- Streptococcus cremoris (сливочный стрептококк). Клетки образуют цепочки. Используют для изготовления сметаны, кисло-сливочного масла. Продуктом жизнедеятельности является диацетил и ацетальдегид, придающий продуктам кисломолочный аромат.

2) Лактобактерии.

- Lactobacillus bulcaricus (болгарская палочка). Диаметр ее от 1 до 1,5 мкм, длина – от 2 до 20 мкм. Клетки располагаются в виде цепочек (стрептобактерии). Они образуют Д-форму молочной кислоты, способны образовывать антибиотики. Эту палочка в сочетании с термофильным стрептококком применяют как сильный кислотообразователь при производстве йогурта, простокваши «Южная». Для этих бактерий характерно образование ацетальдегида, сообщающего специфический вкус и аромат продукту.

- Ацетофильные палочки (L.acidophilus) – крупные, диаметром от 0,8 до 1 мкм и длиной 3-4 мкм. Подавляют кишечные палочки, E.Colli, сальмонеллы, так как способны вырабатывать антибиотические вещества. Используются для изготовления ацетофильного молока и кумыса из коровьего молока.

- Lactobacillus casie, Lactobacillus plantarum – стрептобактерии, принимают участие в производстве сычужных сыров, их можно обнаружить в кефирной закваске.

- Acetobacter aceti– уксусно-молочные бактерии, входящие в состав кефирных заквасок. Развиваются в молоке, если имеется доступный углевод. Присутствие этих бактерий необходимо для формирования консистенции готовой продукции. В состав заквасок для кумыса и кефира входят молочные дрожжи. Они относятся к роду Torulla и роду Candida. Развиваются в кисломолочных продуктах медленно ввиду их небольшого количества. Дрожжи активно синтезируют витамины, обогащая ими продукт. Также они возбуждают и спиртовое брожение. Отличается способностью образовывать вещества, позволяющие уничтожить туберкулезную и кишечную палочки.

Молочнокислые бактерии заквасок являются возбудителями молочнокислого брожения.

Лактоза под действием фермента - галактозидазы, которую вырабатывают молочнокислые бактерии, разлагается до глюкозы и галактозы.

I -

глюкоза фруктоза

Глюкоза под действием ферментов превращается в пировиноградную кислоту, а затем эта кислота восстанавливается до молочной кислоты

глюкоза пировиноградная молочная

кислота кислота

Такой вид брожения осуществляют гомоферментные молочнокислые бактерии. Некоторые МКБ относятся к гетероферментным. Они 50% глюкозы превращают в молочную кислоту, другая часть преобразуется в спирт, уксусную кислоту, углекислый газ.

II -

лактоза уксусная молочная

кислота кислота

Т.е. пировиноградная кислота превращается не только в молочную кислоту, но и другие соединения.

При получении кисломолочных продуктов смешанного брожения кефира и кумыса в продукте протекает молочнокислое и спиртовое брожение (I, II, III)

III -

При накоплении в молоке молочной кислоты и других кислот изменяется рН сырья (рН=6,5-6,7 – сдвигается в кислую зону) и достигая рН=4,6-4,7 происходит коагуляция белков и образование сгустка.

Процесс нарастания кислотности и образования сгустка называют сквашиванием. Характерно протекание ионообмена. Казеиновый комплекс обменивается с молочной кислотой ионами:

лактат Са

Казеин – фосфопротеид, сложный белок, находящийся в молекуле в виде мицелл размером около 200 мкм.

Строение казеиновой мицеллы:

Наиболее важный процесс при изготовлении сыра, творога жирного - свертывание молока сычужным ферментом. От скорости образования сычужного сгустка, его структурно-механических и синеретических свойств зависят консистенция, внешний вид и другие показатели сыра.

Сычужное свертывание молока проходит две стадии: ферментативную и коагуляционную. На первой стадии под действием сычужного фермента происходит разрыв чувствительной к нему пептидной связи фенилаланин-метионин (Фен - Мет) в полипептидной цепи -казеина. В результате этого -казеин распадается на нерастворимый (чувствительный к ионам кальция) пара--казеин и растворимый гликомакропептид. Ферментативную стадию схематично можно представить следующим образом:

химозин

Рисунок - Действие сычужного фермента на казеин

Гликомакропептиды -казеина имеют высокий отрицательный заряд и обладает сильными гидрофильными свойствами. При их отщеплении от -казеина снижается электрический заряд на поверхности казеиновых мицелл (с постепенным приближением к изоэлектрическому состоянию), частично теряется гидратная оболочка, в результате чего снижается устойчивость казеиновых мицелл и они коагулируют, т.е наступает вторая стадия коагуляции.

Механизм второй стадии сычужного свертывания окончательно не установлен. Известно, что коагуляция белков наступает лишь после расщепления 80-90% -казеина, находящегося на поверхности мицелл. Далее дестабилизированные казеиновые (точнее, параказеиновые) частицы сначала образуют агрегаты и цепочки. При достижении “критических” размеров цепочки соединяются между собой продольными и поперечными связями и образуют сплошную пространственную сетку, в петлях (ячейках) которой заключена дисперсионная среда.

Однако характер связей, возникающих при агрегировании дестабилизированных мицелл, до конца не выяснен. По мнению ученых, это могут быть силы гидрофобного взаимодействия неполярных групп пара--казеина (а также - и -казеина) или кальциевые мостики, образующиеся в результате присоединения ионов кальция к серинфосфатным группам - и -казеина двух или более сблизившихся параказеиновых мицелл.

На процесс сычужного свертывания и качество образующихся сгустков влияют состав и свойства молока, режим пастеризации, активность и состав бактериальной закваски и сычужного фермента, температура свертывания, доза хлорида кальция и т.д.

В образовании сычужного сгустка кроме казеина, по-видимому, уча-ствуют денатурированные сывороточные белки и жировые шарики. Являясь более крупными частицами, они выступают центрами коагуляции казеина, вокруг которых начинает формироваться пространственная сетка. Поэтому добавление к молоку сывороточных белков ускоряет сычужное свертывание белков молока. Однако сывороточные белки замедляют синерезис сгустка, поэтому необходимо применять меры, усиливающие обсушку сырного зерна.

Агрегация казеиновых мицелл и формирование пространственной белковой сетки происходят за счет различных связей, причем большую роль в упрочнении всей системы выполняют ионы кальция, образующие кальциевые мостики. При пониженном содержании кальция молоко свертывается медленно, и получается дряблый, трудно поддающийся Дальнейшей обработке сгусток (или он вовсе не образуется). Оптимальным содержанием кальция в молоке считается 125-130 мг% [4].

Дата добавления: 2015-07-08