Главная \ 1. Закваски пробиотические \ Бактериальные закваски для сыров

Закваски пропионибактерий в сыроделии

Применение заквасок пропионовокислых бактерий в сыроделии

закваски пропионовокислых бактерий в сыроделии

Сыроделие, Закваски и Твердые сорта сыра

Известно, что заквасочные бактериальные культуры в сыроделии играют основную роль в регулировании pH (как подкислители). Однако молочные пропионовокислые бактерии (в отличие от бактерий-подкислителей*) используются в основном как культуры для созревания, которые придают твердым сычужным сырам с высокой температурой (55—58°С) второго нагревания специфический вкус и аромат. К таким сырам относятся сыры сортов Советский, Швейцарский, Бийский, Алтайский и др. В их созревании кроме P. freudenreichii участвуют также Streptococcus thermophilus, Lactobacterium helveticum, L. lactis. Первые исследования пропионовокислых бактерий были связаны именно с изучением их роли в созревании сыров. Примечание*: пропионовокислые бактерии, используемые в наших биоконцентартах, уникальны тем, что они специально активизированы для активного сбраживания лактозы, а потому могут использоваться для разработки уникальных рецептур сыров в качестве не только "созревающей" микрофлоры, но и как заквасочные микроорганизмы.

Для домашнего сыроделия:

Химозин

Наиболее высокими органолептическими свойствами и длительными сроками хранения обладают твердые сычужные сыры с высокой температурой второго нагревания, при изготовлении которых принимают участие пропионовокислые бактерии. Общее правило, касающееся использования этих бактерий в созревании сыров, гласит: вреден как недостаток, так и избыток пропионовокислых бактерий, но без их участия сыр нужного качества изготовить невозможно; могут получаться «слепые», т.е. сыры без «глазков» или с другими дефектами. Многие пороки лучших сыров вызваны отсутствием или слабым ростом пропионовокислых бактерий.

Сыры с высокой температурой второго нагревания

Для выработки этих сыров используют молоко особо высокого качества по органолептическим свойствам, кислотности, степени чистоты и бактериальной обсемененности.

Основными факторами, определяющими видовые признаки сыров этой группы, являются следующие:

применение бактериальных заквасок, состоящих из мезофильных и термофильных молочнокислых стрептококков и молочнокислых палочек;
применение чистых культур пропионовокислых бактерий и активное пропионовокислое брожение при созревании сыров;
температура второго нагревания от 47 до 58 ^оС в зависимости от вида сыра и способности зерна к обезвоживанию;
пониженная после прессования влажность сыра (от 38 до 42 %);
определенный уровень активной кислотности сырной массы на каждом этапе созревания:

5,50…5,80 – в сыре после прессования;
5,30…5,35 – в трехсуточном;
5,50…5,70 – в зрелом;

пониженное содержание в сырах поваренной соли (от 1,2 до 1,8 %);
применение в процессе созревания нескольких температурных режимов: 10…12 ^оС, 17…18 ^оС, 22…25 ^оС.

Процесс их изготовления отличается мелкой постановкой зерна, высокой температурой второго нагревания, формованием из пласта, прессованием, длительным созреванием.

Швейцарский сыр вырабатывают в основном в пастбищный период из молока, которое должно быть чистым, свободным от газообразующих бактерий. Для повышения свертывающей способности к свежему молоку добавляют молоко зрелое (10-15%), а также закваску из молочнокислых палочек и пропионовокислых бактерий, эти бактерии способствуют образованию крупных, правильной формы глазков и типичного рисунка. Созревают такие сыры 6 месяцев.По внешнему виду швейцарский сыр представляет собой большой низкий цилиндр массой 50-100 кг. На корке, прочной и без морщин, хорошо заметны отпечатки ткани – серпянки, в которой сыр прессовали. На поверхности допускается сухой налет серовато-белого цвета. Глазки крупные, круглой или овальной формы. Вкус сладковатый (пряный) с хорошо выраженным ароматом сыра.

Советский сыр. Технология производства разработана на Алтае в 1932 г., готовят его из пастеризованного молока по схеме приготовления швейцарского. Имеет форму прямоугольного бруска. Масса от 11 до 18 кг. Срок созревания – 4 месяца, но он обладает лучшим качеством в 6-8-месячном возрасте. Вкус почти не отличается от швейцарского.

Московский сыр – разновидность советского. Имеет форму высокого цилиндра, покрытого парафиновой смесью желтого цвета. Масса головки – 6-8 кг. Рисунок сыра – глазки той же формы и размера, что и у советского, но более редко расположенные.

Алтайский сыр представляет собой низкий цилиндр, напоминающий швейцарский уменьшенного размера, имеет массу 12-18 кг. У него более мелкие глазки. По запаху и вкусу близок к швейцарскому. Срок созревания – не менее 4-х месяцев.

Кубанский сыр относится к сырам унифицированной цилиндрической формы, разработанной для поточного производства. Сыры этой формы на сорта не делятся. Близок к советскому. Крупные, редкие глазки диаметром от 1,5 до 2 см. Масса цилиндра – до 10 кг.

Бийский сыр представляет собой брусок с квадратным основанием и слегка выпуклыми боковыми поверхностями. Масса сыра от 8 до 11 кг.

Горный сыр имеет такую же форму, как бийский. Масса сыра от 7,5 до 9,0 кг.

Роль пропионовокислых бактерий в созревании твердых сычужных сыров с высокой температурой второго нагревания

Пропионовокислые бактерии представляют собой естественную микробиоту, спонтанно обитаемую в твердых сырах. В настоящее время они применяются в сыроделии в качестве стартовых культур в технологиях управляемого процесса созревания высококачественных сыров. Именно молочные пропионовокислые бактерии обусловливают вкус и аромат готового сыра, обогащая его при этом целым спектром биологически активных веществ. Это подтверждают данные хроматографического анализа. Помимо этого, ПКБ за счет своих бактерицидных свойств выступают как натуральные биоконсерванты молочного белка – казеина.

Важные роли пропионовокислых бактерий в созревании сыров:

Использование лактатов, образованных молочнокислыми бактериями при сбраживании лактозы молока → лактаты превращаются в пропионовую, уксусную кислоты и CO₂, которые обеспечивают острый вкус сыров и участвуют в консервации молочного белка казеина (диоксид углерода такжеучаствует в формировании рисунка сыра - «глазков»);
Гидролитическое расщепление липидов с образованием жирных кислот, что очень важно для развития органолептических свойств сыра;
Образование пролина и других аминокислот, а также летучих веществ: ацетоина, диацетила, диметилсуль-фида, ацетальдегида, участвующих в формировании аромата сыра;
Образование витаминов (в первую очередь витамина В12).

Созревание сыра – сложный биохимический процесс, протекающий при участии сычужного фермента, ферментов молока, молочнокислых и пропионовых бактерий. Происходят энзиматические изменения в белках, жире, аминокислотах; формируется аромат, внешний вид, консистенция сыра.

Следует отметить, что пропионовокислые бактерии - это обязательный фактор созревания сыров с высокими температурами 2-го нагревания, за исключением терочных сыров. В сыре, выработанном по технологии Швейцарского сыра с термофильным стрептококком и Lbc. helveticus, вкус был нетипичным для этого вида сыра; добавление к этим видам пропионовокислых бактерий обеспечивало формирование типичного вкуса. Однако некоторые ограничения в развитии этих бактерий в крупных сырах имеются. Нежелательно размножение пропионовокислых бактерий после выдержки сыров в теплой камере, что приводит к самоколу. Излишнее развитие пропионовокислых бактерий может привести к позднему вспучиванию крупных сыров.

Контроль развития пропионовокислых бактерий в крупных сырах осуществляют селекцией штаммов и видов, степенью посолки и температурой созревания. Пропионовокислые бактерии должны активно размножаться в сыре в теплой камере и не образовывать газ в сырах в холодной камере. Участие энзимов пропионовокислых бактерий в липолизе и протеолизе в сырах начинается после лизиса их клеток, начало лизиса зависит от штамма. У Prb. freudenreichii и Prb. acidi обнаружены штаммы с сильной и слабой липолитической активностью, у Prb. jensenii липолитическая активность не выявлена. Эти обстоятельства также следует учитывать при подборе пропионовокислых бактерий.

Следует контролировать не только скорость накопления биомассы пропионовокислых бактерий, но и условия для образования ими углекислого газа (CO₂), ответственного за рисунок.

Сыры с одинаковым содержанием клеток молочных пропионовокислых бактерий могут иметь нормальный рисунок "глазков" или не иметь его совсем. Это обусловлено тем, что при ухудшении условий для развития пропионовокислых бактерий, например, при снижении активности воды, вначале ингибируется образование газа, затем размножение. Пропионовокислые бактерии, выращиваемые в молоке, при добавлении в среду до 4% соли через 20 ч инкубации продолжали размножаться, но на какое-то время перестали образовывать газ.

Пропионовокислые бактерии не обладают казеолитической активностью, но обладают пептидазной активностью с образованием большого количества свободного пролина. Они вызывают специфический липолиз, сопровождающийся образованием деценовой кислоты (дает сырам запах, который описывается как «молочный, восковой, жирный, сливочный, сырный». Липолитическая активность их выше, чем у лактококков. Кроме пропионовой кислоты пропионовокислые бактерии образуют уксусную, небольшие количества масляной, изомасляной, валерьяновой и изовалерьяновой кислот и диацетила. Соотношение между продуктами метаболизма в значительной степени зависит от штамма. Пропионовокислые бактерии обладают фосфолипазной активностью, которая может проявляться в крупных сырах.

Пролин в сыроделии

В исследованиях, в которых изучалась пролин-специфическая пептидазная активность основных видов молочных бактерий, было показано, что Propionibacterium shermanii в больших количествах продуцируют свободный пролин из пептид-содержащих сред, при этом внутриклеточный пролин тоже синтезируется, но составляет меньшую часть. Изучение ферментной активности пропионибактерий в контексте сыроделия все еще подолжается. Например, иминопептидаза пролина (ЕС 3.4.11.5; Prolyl aminopeptidase, proline aminopeptidase, Pro-X aminopeptidase) была обнаружена в Propionibacterium shermanii только в 1990 г. Считается, что именно пролин, за продукцию которого в швейцарском сыре отвечают пропионибактерии, придает последнему сладкий вкус. Так как пропионибактерии способны синтезировать все необходимые им аминокислоты (могут расти в среде с сульфатом аммония в качестве единственного источника азота), пролин может продуцироваться ими тремя способами: 1) общий протеолиз, 2) гидролиз пептидов, содержащих пролин, пептидазами и 3) биосинтез пролина.

Сравнительный анализ бактериальных заквасок, используемых для производства твердых сыров различных фирм-изготовителей заквасочных культур показывает, что хотя закваски и имеют одинаковый видовой состав, они могут существенно отличаться по качеству вырабатываемого продукта. Это связано с тем, что производители осуществляют отбор культур и их подбор в комбинации, исходя из самостоятельного изучения свойств отдельных штаммов и комбинированной закваски в целом, а также вида сыра. Все это зависит от опыта работы специалистов, количественного и качественного состава имеющихся коллекций штаммов микроорганизмов, широты и глубины изучения свойств отдельных заквасочных культур и их комбинаций.

Продолжение темы

Некоторые подробности по (под)видам* Propionibacterium

*Следует учитывать реклассификацию

Propionibacterium freudenreichii - это типичный вид молочных (классических) пропионовокислых бактерий, используемых в молочной промышленности. В этом виде также существуют два подвида - P. freudenreichii subsp. freudenreichii и P. freudenreichii subsp. shermanii (в частности, в закваске "Пропионикс" присутствует 2-й подвид - ред.). P. shermanii выделяют из «Швейцарского» и «Советского» сыров, сырого молока. В больших количествах данные бактерии образуют пролин, с чем связывают аромат сыра. Клетки P. shermanii имеют вид коротких палочек, часто почти кокков. От других видов пропионибактерий представители P. shermanii отличаются более высокой термоустойчивостью. Главная жирная кислота - 12-метилтетрадекановая (≈43%). Главный сахар в пептидогликане - галактоза (маннозы и рамнозы меньше, глюкозы нет вообще). Вид P. shermanii сбраживает лактозу.

Вообще пропионовокислые бактерии растут в пределах температуры (15-40)°С, хотя есть данные, что рост происходит при более низкой температуре (до минус 10°С). Оптимальная температура развития классических пропионовокислых бактерий (30±1)°С. Оптимальная величина рН роста пропионовокислых бактерий 6,5-7,0, максимальная - 8,0, минимальная - 4,6. Пропионовокислые бактерии относятся к солеустойчивым. При содержании в лактатной среде 4% NaСl происходит нормальный рост и брожение.

Сыроделие – наиболее древняя биотехнология, использующая биохимическую активность пропионовых бактерий. Первые исследования пропионовокислых бактерий были связаны с изучением их роли в созревании сыров. Наиболее высокими органолептическими свойствами и длительными сроками хранения обладают твердые сычужные сыры с высокой температурой второго нагревания, при изготовлении которых принимают участие пропионовокислые бактерии. Общее правило, касающееся использования этих бактерий в созревании сыров, гласит: вреден как недостаток, так и избыток пропионовокислых бактерий, но без их участия сыр нужного качества изготовить невозможно; могут получаться «слепые», т.е. сыры без «глазков» или с другими дефектами. Многие пороки лучших сыров вызваны отсутствием или слабым ростом пропионовокислых бактерий. Для нормального развития пропионовокислых бактерий рекомендуют использовать молоко с высоким содержанием белка. При концентрации мочевины менее 4 мМ, нужно обеспечивать преобладание стрептококков над молочнокислыми бактериями введением смешанной термофильной культуры с соотношением микроорганизмов 10:1.

Физиологические особенности пропионовых бактерий (термоустойчивость, отсутствие роста при высоких температурах, при более 4,5% концентрациях соли, задержка роста при 9°С, способность сбраживать лактаты) находятся в соответствии с технологическим режимом сыроварения. После второго нагревания большая часть молочнокислых палочек погибает, а образованный ими лактат (молочная кислота) начинает активно сбраживаться пропионовокислыми бактериями.

Из высококачественного «Советского» сыра и молока было выделено 25 штаммов пропионовокислых бактерий, из которых 17 штаммов представлены P. freudenreichii, а остальные отнесены к P. acidipropionici и P. jensenii, так что основным штаммом «Советского» сыра является P. freudenreichii. Кроме того, на ранней стадии созревания сыра были выделены пропионовокислые кокки. Основная роль пропионовокислых бактерий в созревании сыров состоит в использовании лактатов, образованных молочнокислыми бактериями при сбраживании лактозы молока, при этом лактаты превращаются в пропионовую, уксусную кислоты и СО₂. Кислоты обеспечивают острый вкус сыров и участвуют в консервации молочного белка казеина; гидролитическое расщепление липидов с образованием жирных кислот важно для развития органолептических свойств сыра; образование пролина и других аминокислот, а также летучих веществ: ацетоина, диацетила, диметилсульфида, ацетальдегида, участвующих в формировании аромата сыра; образование углекислоты в процессе пропионовокислого брожения лактата и декарбоксилирования аминокислот (главным образом); СО₂ участвует в создании рисунка сыра - «глазков», образовании витаминов и в первую очередь витамина В₁₂.

Вместе с тем требуется регуляция активности пропионовокислых бактерий, которые не должны, в частности, развиваться и образовывать СО₂ при низких температурах, что может привести к разрывам и трещинам в сырах.

Созревание сыра – сложный биохимический процесс, протекающий при участии сычужного фермента, ферментов молока, молочнокислых и пропионовых бактерий. Происходят энзиматические изменения в белках, жире, аминокислотах; формируется аромат, внешний вид, консистенция сыра. Высокая температура второго нагревания содействует развитию термофильных молочнокислых стрептококков и пропионовых бактерий. Посолка оказывает сдерживающее влияние на интенсивность развития микрофлоры сыра: задерживается рост молочнокислых палочек и пропионовокислых бактерий.

Пропионовокислые бактерии размножаются в сыре в значительном количестве в период выдерживания его в бродильном подвале, рост их продолжается в течение всего периода созревания. В результате пропионовокислого брожения образуются специфический вкус и запах, а также характерный рисунок «Швейцарского» сыра». Развитие пропионовокислых бактерий внутри сыра происходит энергичнее, чем у поверхности. Это, по всей вероятности, связано с повышением содержания влаги и уменьшением содержания соли во внутренних слоях.

Источником пропионовокислых бактерий в сыре является молоко. При 15-минутной выдержке при 60°С пропионовокислые бактерии подавляются, но выживают, однако такая же выдержка при 70°С для них губительна. Большинство пропионовокислых бактерий хотя и погибает при подогревании до 70°С, тем не менее при кратковременной пастеризации молока при этой температуре в нем можно найти еще много живых микроорганизмов.

Классическая технология изготовления «Швейцарского» сыра не предусматривала специального внесения пропионовокислых бактерий (закваска), поскольку использовали сырое молоко хорошего качества, вытяжку из сычуга молочных телят, где содержалось достаточное количество пропионовокислых бактерий. В настоящее время в сыроделии используют пастеризованное молоко, так при кратковременной пастеризации при 71-72°С за 15 с погибают почти все пропионовокислые бактерии, а норма предусматривает содержание в 1 г сыра после прессования 2×10³ – 4×10³ пропионовокислых бактерий, поэтому при изготовлении «Советского» сыра требовалось внесение пропионовокислых бактерий с высокой кислото-, газообразующей способностью, липолитической активностью, устойчивостью к действию различных ингибиторов (включая постороннюю микрофлору) при развитии в сыре и совместимостью с молочнокислыми бактериями, входящими в состав закваски для сыров.

Так из 22 штаммов молочнокислых бактерий 9 оказались антагонистами пропионовокислых бактерий, при этом Str. lactis и Str. diacetilactis имели наибольший спектр подавления. Наоборот, представители Str. cremoris, Str. thermophilus и Lbm. helveticum отнесены к штаммам, совместимым с P. freudenreichii и P. shermanii.

При учете совместимости штаммов в закваске качество сыра повышается и по общему среднему баллу превышает качество сыра высшего сорта. Среди обитателей сыра есть и такие, которые стимулируют биохимическую активность пропионовых бактерий. Так, под действием микрококков сыра на 20% увеличивается выход СО₂ пропионовокислыми бактериями; Micrococcus caseolyticus ингибирует активность бактерий кишечной палочки при выработке и созревании сыров, что создает благоприятные условия для развития пропионовокислых бактерий.

Пропионовокислое брожение в «Советском» сыре не достигает необходимых масштабов без внесения в молоко культур пропионовых бактерий, что отрицательно сказывается на его качестве. Для улучшения качества сыра необходимо применять эти культуры. Пастеризация молока при выработке «Советского» сыра создает предпосылки для систематического применения культур пропионовокислых бактерий. Их вносят в молоко в незначительных количествах – несколько капель на 1 т. Такая предосторожность вызывается тем, что излишнее активизирование пропионовокислого брожения ведет к появлению ненормального рисунка в сыре (крупные «глазки» и разрывы сырного теста). В последние годы взгляды на дозы культур пропионовокислых бактерий существенно изменяются под влиянием того, что их развитие не находится в пропорциональной зависимости от количества введенной культуры и обусловливаются биологическими факторами, связанными с составом среды и жизнедеятельностью молочнокислой микрофлоры.

Для созревания и получения сыра высокого качества важное значение имеет фосфолипазная активность пропионовокислых бактерий. Бактерии содержат внутри- (А) и внеклеточную (С) фосфолипазу. В некоторых штаммах присутствуют обе липазы вместе, но для сыроделия важна внеклеточная фосфолипазная активность. Под действием фосфолипазы С происходит значительный гидролиз фосфолипидных компонентов сыра (обнаружено 8 таких компонентов) без образования лизосоединений, обнаруженных наряду с фосфатидными кислотами в прогорклых образцах сыров, а также в сырах с привкусом сала. Наибольшее число фосфолипитиков выявлено среди штаммов P. globosum. Сыр, выработанный с бактериальной закваской с высоким уровнем фосфолипазы С, имел наиболее высокие вкусовые показатели, консистенцию, рисунок; штамм был рекомендован для включения в состав закваски для «Советского» сыра.

Усовершенствованием в технологии сыроварения можно назвать создание многоштаммовой сухой закваски пропионовых бактерий из трех штаммов вида P. freudenreichii. Многоштаммовая закваска превосходила монокультуру в отношении газо- и кислотообразования. Общая оценка опытных сыров, изготовленных с применением сухой многоштаммовой закваски по сравнению с контрольными, была на 4,2 балла выше. Установлена возможность непосредственного внесения сухих культур в перерабатываемое молоко без предварительного их перевода в активное состояние. Сухая закваска удобнее при транспортировке, чем ранее применявшаяся жидкая закваска. Многоштаммовая сухая закваска внедрена в производство сыра «Советского».

Некоторые примеры авторских свидетельств (патентов) на изобретения, а также др. материалы, касающиеся использования пропионовокислых бактерий в сыроделии

СПОСОБ ПОДБОРА ШТАММОВ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ С ВЫСОКОЙ ЛИПОЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТЬЮ ДЛЯ СЫРОДЕЛИЯ (№ 507296)

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КУЛЬТУРЫ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ В СОСТАВЕ ЗАКВАСКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СЫРА СОВЕТСКИЙ (№ 1145978)

ШТАММ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ PROPIONIBACTERIUM FREUDENREICHII A-1, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СОВЕТСКОГО СЫРА (№ 825632)

ШТАММ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ PROPIONIBACTERIUM SHERMANII 149, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СОВЕТСКОГО СЫРА (№ 823426)

СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВКУСОАРОМАТИЧЕСКОЙ ДОБАВКИ СО ВКУСОМ И АРОМАТОМ СЫРОВ С ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ ВТОРОГО НАГРЕВАНИЯ (патент РФ № 2269909)
В.А. Логинов, Н.Б. Гаврилова. Выбор закваски и изучение технологических параметров производства полутвердого сыра / Техника и технология пищевых производств. 2013. №2. С1-4

На заметку

Сыр «Эмменталь» – король сыров

Сыр «Эмменталь» пользуется большой популярностью. В народе именно его часто именуют швейцарским.

Эмменталь - традиционный швейцарский сыр из коровьего молока. Голова этого сыра весит в среднем 75 кг, но может достигать 150 кг. Эмменталь изготавливается в различных странах, так как название не является зарегистрированной торговой маркой (хотя этимология слова указывает на его происхождение из долины Эмме в швейцарском кантоне Берн). Швейцарский сыр - сорт твёрдого сыра, относящийся к группе сычужных с высокой температурой второго нагревания. Название «швейцарский сыр» также используется по отношению ко всем сырам, имеющим сходный вид и вкус.

На заметку

Как должен плавиться качественный твердый сыр

Правильный сыр твердого сорта должен хорошо плавиться и иметь ярко выраженный вкус. В случае если сыр расплавить не просто, он не тянется, а вкус портится, то на сто процентов можно говорить о большом количестве растительных составляющих.

Дополнительная информация

Сыры с пропионовокислым брожением (статья)
Микробиология сыра (небольшая статья)
Молочные пропионибактерии в производстве сыра (доп. информация)
Влияние пропионибактерий на параметры мягкого сыра (из практики)
Пропионибактерии для швейцарских сыров (раздел из обзорной статьи)
Технология домашнего сыра с использованием бифидобактерий
Эмменталь усиливает стрессоустойчивость пропионибактерий (о чём-то)
Польза пропионибактерий из сыра в отношении колита (про здоровье)

Подборка о сыроделии от редактора сайта:

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О БАКТЕРИАЛЬНЫХ ЗАКВАСКАХ