Твердые сыры с длительным сроком созревания имеют характерные отличия: гранулярную структуру и, зачастую, вкрапления кристаллов. Давайте рассмотрим факторы, влияющие на изменения структуры сыра.

Сбраживание остаточной лактозы в процессе созревания сыра существенно влияет на качество сыра. При сбраживании глюкозы молочнокислыми бактериями могут образоваться два оптических изомера молочной кислоты D-лактат и L-лактат. Большинство штаммов молочнокислых лактококков, термофильный стрептококк и бифидобактерии преимущественно продуцируют L-лактат, болгарская палочка и лейконостоки – D-форму, Lb.helveticus, Lb.plantarum, Lb.acidophilus – оба изомера в почти одинаковых количествах, т.е. оптически неактивную DL- молочную кислоту, или рацемат (ГОРБАТОВА К.К.).

Josef Kammerlehner (2009) несколько конкретизирует данные по образованию лактатов отдельными видами микроорганизмов:

•             D(-): Lb.bulgaricus (100%), Lb.lactis (100%), так же как и виды Leuconostoc

•             L(+): Str.thermophilus (100%), Lc.lactis (~97%) и Bifidobacterium bifidum (~95%)

•             DL: Lb.acidophilus, Lb.helveticus

Рацемизация  L-лактата в D-лактат быстрее протекает в сырах из непастеризованного молока, благодаря высокой численности и разнообразию незаквасочной микрофлоры. В некоторых странах разрешено производство отдельных видов сыра из непастеризованного молока. Так, в Италии сыр Пармиджано Реджано вырабатывают из сырого молока. Этим и обусловлена гранулярная структура такого сыра. В нашей стране для производства всех молочных продуктов, в том числе сыров, используют только пастеризованное молоко. Именно поэтому мы пытаемся разобраться в механизме образования D-лактата и кристаллов, чтобы при выработке сыров из пастеризованного молока добиться характерной структуры сыра.

Отдельные моменты, касающиеся технологии твердых сыров мы уже рассматривали в некоторых наших статьях (информацию можно найти на нашем сайте), мы провели два вебинара на платформе DairyTech Connect «Подбор заквасок при производстве сыров» и «Закваски для сыров. Итальянские сыры», запись которых доступна по ссылке). По запросу слушателей планируется следующий вебинар по сыру типа Пармезан с проведением мастер-класса на одном из предприятий. В данной статье мы рассматриваем взаимодействие молочнокислых микроорганизмов, факторы, способствующие образованию выраженного аромата, специфичной структуры, кристаллов в твердых сырах.

В микробиоте созревающего сыра преобладают молочнокислые бактерии, которые добавляются в качестве заквасок и вспомогательных культур (SLAB) или незаквасочные микроорганизмы (NSLAB).

После формирования зерна и прессования микроорганизмы закваски достигают высокой численности, но затем их жизнеспособность снижается из-за истощения лактозы, добавления соли, низкого рН и температуры. При автолизе закваски высвобождается клеточное содержимое, включая питательные вещества и ферменты, в матрицу сыра.

Вкус в сыре развивается в результате совместной метаболической активности микробного сообщества. Основным источником незаквасочных микроорганизмов является сырое молоко. Заводская среда может быть потенциальным источником NSLAB, особенно для тех мезофильных бактерий, которые обладают способностью образовывать биопленки и выживать на оборудовании и в заводской среде после очистки и дезинфекции (Somers и др., 2001).

NSLAB могут присутствовать в сыре  в низких концентрациях сразу после его выработки (от 10² до 10³ КОЕ/г), затем их популяции медленно увеличиваются примерно на 4-6 порядков в течение первых месяцев созревания (Settanni и Moschetti, 2010). В зависимости от скорости гибели стартовых бактерий, NSLAB могут доминировать в микробиоте сыров на протяжении большей части периода созревания (Sousa и др., 2001). На ускорение роста NSLAB значительное влияние оказывает повышение температуры созревания.

Развитие NSLAB во время созревания сыра частично объясняется их способностью использовать альтернативные доступные источники питательных веществ (Lazzi et al., 2014). Поскольку лактоза в сыре метаболизируется в первые недели созревания, NSLAB могут получать энергию из таких соединений как молочная кислота, лимонная кислота, рибоза, жирные кислоты, глицерин и аминокислоты (Broadbent и др., 2003).

Факторы, влияющие на экологические взаимодействия микроорганизмов в сыре (J. Blaya и др.)

На рис.1 представлена схема возможных взаимодействий микроорганизмов закваски и незаквасочных молочнокислых бактерий в процессе производства и созревания сыра. Конкуренция за остаточную лактозу между SLAB и NSLAB зависит от содержания соли и влаги (S/M). Молочнокислые микроорганизмы закваски чувствительны к соли. При низких значениях S/M остаточная лактоза в основном преобразуется в L-лактат под действием SLAB в отсутствие NSLAB. При высоком соотношении S/M активность SLAB снижается, и тем большее количество остаточной лактозы может быть преобразовано в D-лактат с помощью NSLAB, особенно при более высоких температурах созревания. Способность штаммов SLAB и NSLAB продуцировать бактериоцины обеспечивает конкурентное преимущество. Лизис клеток, индуцированный бактериоцинами или автолизом, приводит к высвобождению таких ферментов, как пептидазы и эстеразы. SLAB расщепляют крупные и средние пептиды, предоставляя более мелкие пептиды для протеолитической системы NSLAB.

Внутриклеточные бактериальные пептидазы, высвобождающиеся после автолиза, могут расщеплять мелкие пептиды до свободных аминокислот. Микробная и химическая конверсия метаболитов и аминокислот впоследствии способствует формированию аромата (J. Blaya, Z. Barzideh, и G. LaPointe, 2017).

Кристаллы в сыре делятся на две большие категории, а именно органические, то есть содержащие углерод и имеющие прямое биологическое происхождение, и неорганические, или минеральные, которые также могут включать виды, полученные из углекислого газа (карбонаты).

Неорганические кристаллы сыра представлены фосфатом кальция и карбонатом кальция. Органические кристаллы в сыре образуются из трех различных органических соединений: свободных аминокислот, лактатов и цитратов.

Лактат кальция может кристаллизоваться с образованием белых вкраплений (кристаллов). Растворимость DL-лактата кальция ниже, чем чистого L-лактата, из-за чего рацемизация лактата способствует кристаллообразованию. Таким образом, если в результате микробного метаболизма концентрация D-лактата будет выше, чем L-лактата, то из-за более низкой растворимости DL-лактата кальция это будет способствовать кристаллообразованию. Для роста кристаллов необходимы зародыши кристаллообразования, которыми могут служить бактериальные клетки, микрокристаллы фосфата кальция или нерастворившийся карбонат кальция. Образованию кристаллов может способствовать также высокое содержание остаточной лактозы, благоприятствующее росту незаквасочной микрофлоры. Аналогичным образом образованию кристаллов благоприятствуют факторы, которые способствуют высвобождению связанного с казеином кальция (например, низкое значение рН или высокое содержание соли, которая вызывает замену ионов Na⁺ на Са²⁺) или снижают растворимость лактата кальция (например, более низкая температура созревания). Кроме того, кристаллообразованию способствуют копчение, дегидратация и упаковка сыра в модифицированной газовой среде на основе СО₂, который может растворяться в водной фазе сыра (Сыр. Научные основы, 2019).

Учитывая вышеперечисленные факторы компания АлтаЛакт предлагает закваску для твердых сыров типа Грана Падано TH-HARD, которая обеспечит интенсивное образование D-лактата, что, в свою очередь, окажет положительное влияние на образование гранулярной структуры сыра. При производстве таких сыров надо не только использовать «правильную» закваску, но и учесть технологические моменты. Специалисты ООО «АлтаЛакт» имеют значительный опыт в производстве выдержанных сыров. Ряд сыродельных заводов с помощью наших специалистов освоили производство твердых сыров, добились выраженного вкуса, соответствующей структуры и занимают сегодня лидирующие позиции не только на полках магазинов, но и в предпочтениях потребителей.