Микробиологические процессы в производстве сыра

1. Источники первичной микрофлоры сыра

2. Развитие микроорганизмов в процессе выработки сыра

3. Микробиологические процессы в процессе созревания сыра

4. Пороки сыров

1. Источники первичной микрофлоры сыра

Поступление микрофлоры в сыр из внешних источников ограничено коротким периодом его производства до формования. После формования сыра все изменения микрофлоры происходят вследствие развития тех микробов, которые попали при его образовании. Только мягкие сыры, созревающие с участием плесени, и полутвердые сыры, созревающие при участии микрофлоры поверхностной слизи, отличаются от других сыров тем, что на их поверхности развиваются плесени, дрожжи и бактерии — уже после формования.

Различают четыре источника микрофлоры всех сыров: молоко, сычужный фермент, бактериальная закваска, оборудование и аппаратура.

Молоко.

Качество молока при выработке сычужных сыров имеет огромное значение, оно не уменьшается и в тех случаях, когда молоко подвергают пастеризации.

Отрицательное влияние на качество сыра оказывает наличие в молоке значительного количества нежелательных бактерий (гнилостные, микрококки, маммококки, бактерии группы кишечных палочек, маслянокислые бактерии).

Для оценки пригодности молока при выработке сыра на сыродельном заводе его исследуют с помощью простых проб: на редуктазу (проба с резазурином), бродильной или сычужно-бродильной.

Особенно важное значение имеет контроль молока с помощью бродильной пробы, которая характеризует обсеменение молока кишечными палочками и пептонизирующими бактериями (маммококки и микрококки). Параллельно с этой пробой ставят пробу на обнаружение в молоке маслянокислых бактерий (молоко прогревают при 90 °C 10 мин, а затем термостатируют). Образование рваного сгустка с отделением сыворотки свидетельствует о загрязнении молока маслянокислыми бактериями.

Молоко для выработки большинства сыров пастеризуют. Применяют режим пастеризации молока 72−75 °С, в течение 15−20 с, при котором некоторые термостойкие бактерии (энтерококки, микрококки, стафилококки) уничтожаются не полностью.

Для выработки сыра молоко (пастеризованное и сырое) подвергают созреванию — выдерживают его при 10−12°С в течение 1.0−12 ч. При этом увеличивается количество молочнокислых бактерий и повышается кислотность молока до 20 °Т. Но при созревании молока могут размножаться также микрококки, энтерококки и кишечные палочки, если они содержатся в молоке.

Сычужный фермент.

Он содержит небольшое количество бактерий и практически не влияет на микрофлору сыра. В порошке встречаются споры бацилл (преимущественно гнилостных); общее количество бактерий в 1 г порошка не превышает 100 тыс., что в расчете на 1 мл заквашенного молока составляет не более 2−3 клеток. В сычужном порошке не допускается содержание бактерий группы кишечных палочек и маслянокислых бактерий.

Бактериальная закваска.

Применяемые в настоящее время при выработке сыра закваски являются основным источником его микрофлоры, причем они в наибольшей мере восполняют микрофлору высококачественных сыров. Для твердых сыров с низкой температурой второго нагревания (например, голландского, костромского, степного) и полутвердых сыров (латвийский, пикантный) в состав закваски входят мезофильные молочнокислые стрептококки: как энергичные кислотообразователи — Str. lactis и Str. cremoris, так и ароматобразующие стрептококки — Str. diacetilactis, Str. paracitrovirus (Leuconostoc dextranicum). Доза закваски составляет от 0,5 до 1,5% к массе молока. Все компоненты закваски для сыров в отличие от заквасок для кисломолочных продуктов и масла должны обладать выраженным действием на белок (протеолитической активностью). При производстве мягких сыров, созревающих с участием плесени, наряду с закваской из мезофильных стрептококков (такой же, как для мелких твердых сыров) применяют культуры определенных видов плесневых грибов. Так, при выработке сыров типа рокфора в молоко или в сырную массу вносят чистую культуру плесени Penicillium. roqueforti; при производстве сыров типа десертного (десертный белый, камамбер) на поверхность сыра наносят конидии плесенейPenicillium candidum, Penicillium album.

Для производства твердых сыров с высокой температурой второго нагревания (швейцарский, советский) кроме указанной выше закваски из мезофильных молочнокислых стрептококков вносят закваску термофильных бактерий — Lbm. helveticum и Lbm. lactis — и культуру пропионовокислых бактерий (Propionibacterium Shermanii)'.

Оборудование и аппаратура.

В условиях высокой санитарной культуры производства этот источник микрофлоры не имеет большого значения, потому что количество поступающих из него в сыр микроорганизмов незначительно, и микрофлора, закваски как в количественном отношении, так и по активности будет абсолютно доминировать. Что касается патогенных микроорганизмов, то при строгом соблюдении санитарно-гигиенических условий на производстве и технологических инструкций они не должны попадать на оборудование.

При нестрогом соблюдении санитарно-гигиенических правил и технологических инструкций оборудование может загрязняться микроорганизмами через воду, воздух, руки работников цеха и служить источником микробного обсеменения сыра. Эта микрофлора представляет серьезную опасность, так как попадает в молоко или сырную массу после тепловой обработки и в процессе выработки сыра не обезвреживается. В состав данной микрофлоры могут входить энтеротоксигенные стафилококки, а иногда и сальмонеллы.

2. Развитие микроорганизмов в процессе выработки сыра

Наибольшее влияние на развитие микроорганизмов оказывают следующие операции выработки сыра:

— свертывание молока путем прибавления сычужной закваски;

— обработка сгустка и сырного зерна;

— формование и прессование;

— посол сыра.

При этом торможение развития молочнокислых бактерий будет способствовать развитию вредных микроорганизмов — микрококков, стафилококков, кишечных палочек.

Свертывание молока и обработка сгустка.

При этих операциях размножение бактерий происходит ускоренным темпом.

При выработке твердых сыров с механической обработкой сырного зерна применяют второе нагревание при 40−43°С (для мелких сыров типа голландского) или 56−58°С (для крупных сыров типа швейцарского и советского). При высокой температуре (56−58°С) развитие мезофильных молочнокислых стрептококков подавляется (часть их погибает), развиваются в основном термофильные стрептококки и молочнокислые палочки.

Подавляется также развитие микрококков и кишечных палочек. При втором нагревании сыров до 40−43°С количество мезофильных молочнокислых стрептококков остается прежним, но в дальнейшем они начинают быстро размножаться. В этот период могут размножаться также микрококки, стафилококки, кишечные палочки, поскольку кислотность сырной массы еще небольшая.

Формование и прессование.

После механической обработки сырное зерно набивают в форму и оно поступает под пресс. Длительность прессования зависит от вида вырабатываемых сыров. В производстве швейцарского сыр, а ввиду большой прессуемой массы прессование продолжается не менее 15 ч.

Для мелких сыров продолжительность прессования значительно меньше. Увеличение ее способствует накоплению молочнокислых бактерий. Поскольку сырная масса вынимается из ванны в подогретом состоянии, то и под прессом она находится при повышенной температуре. Благодаря этому микробиологические процессы в период прессования протекают весьма активно, что приводит к быстрой смене микрофлоры: наступает фаза молочнокислых бактерий, а количество гнилостных бактерий резко уменьшается.

К концу прессования рН сыра приближается к 5, вследствие чего подавляется развитие гнилостных бактерий, микрококков, кишечных палочек (частично). Однако при ослаблении молочнокислого процесса по какой-либо причине (низкая активность закваски, инфицирование ее бактериофагом) во время прессования возможно развитие кишечных палочек, вызывающих вспучивание сыра, а в начале прессования — развитие микрококков, стафилококков и даже сальмонелл.

Посол сыров.

После прессования сыр подвергают поселке, которая воздействует на физико-химические свойства сыра и на его микрофлору.

В результате посола бактериальные процессы, особенно в поверхностном слое сыра, замедляются, что имеет важное значение для борьбы с ранним вспучиванием, вызываемым бактериями группы кишечных палочек.

Позже соль диффундирует из поверхностных слоев сыра в более глубокие слои и происходит выравнивание ее концентрации, благодаря чему бактериальные процессы вновь восстанавливаются.

3. Микробиологические процессы в процессе созревания сыра

В микрофлоре сыра уже к концу его прессования преобладают молочнокислые бактерии. При выдержке сыров в бродильной камере их развитие продолжается, и к моменту полного сбраживания лактозы количество бактерий (примерно через 5−7-10 дней от начала созревания) достигает максимума. После этого оно некоторое время не изменяется, а затем снижается вследствие отмирания бактерий.

По мере развития молочнокислых бактерий создаются все более неблагоприятные условия для жизнедеятельности гнилостных бактерий (основное количество их погибает) и бактерий группы кишечных палочек. Однако кишечные палочки погибают не полностью, так как рН сыра не достигает критической для них величины (около 4,5).

С момента достижения максимального содержания молочнокислых бактерий (лактоза полностью сброжена), когда в сырах типа голландского преобладают стрептококки, а в швейцарском и советском сырах не менее 50% составляют термофильные молочнокислые палочки (Lbm. helveticum, Lbm. lactis), постепенно уменьшается количество стрептококков и термофильных палочек, прекращается развитие бактерий группы кишечных палочек. Примерно в течение 1−2 мес. вымирает основная масса внесенной с закваской микрофлоры и продолжается размножение сбраживающих лактаты стрептобактерий (Lbm. casei, Lbm. plantarum), количество которых через 1−2 мес. становится максимальным; затем отмирают и стрептобактерий.

Как известно, пропионовокислые бактерии и масляно-кислые бактерии хорошо сбраживают лактаты. Они развиваются при созревании сыра, когда молочнокислый процесс уже завершен и лактоза полностью сброжена.

Твердые сыры типа голландского, полутвердые и мягкие сыры созревают при 12−15°С. В первые дни созревания этих сыров при наличии лактозы и относительно высоком рН (выше 5) возможно развитие бактерий группы кишечных палочек. Причем ослабление молочнокислого процесса по той или другой причине способствует усилению развития кишечных палочек, что может стать причиной раннего вспучивания сыра.

Твердые сыры с высокой температурой второго нагревания созревают при 22−25°С. Эта температура способствует развитию термофильных молочнокислых палочек и стрептококков. После сбраживания лактозы и завершения молочнокислого процесса по мере созревания и повышения рН в сырах этой группы могут создаваться условия для развития маслянокислых бактерий.

В зрелых сырах всех видов в результате разложения белков (а в плесневых сырах также жира) накапливаются водорастворимые вещества, и значительно повышается осмотическое давление, которое подавляет развитие многих микроорганизмов, в том числе патогенных бактерий, и обусловливает стойкость сыра при хранении.

4. Пороки сыров

микрофлора сыр молочнокислый бактерия

Горький вкус.

Он появляется при накоплении в сыре пептонов и горьких пептидов вследствие развития маммококков и микрококков, обсеменяющих молоко в результате неудовлетворительных санитарных условий его получения и хранения, а также при ослаблении активности бактерий закваски и неполном созревании сыра, когда процесс задерживается на стадии пептонов и горьких пептидов (при низкой температуре в камере созревания).

Для предупреждения порока при выработке сыров необходимо использовать только высококачественное, бактериально чистое молоко, подвергать молоко пастеризации, применять активную закваску, не допускать нарушения температурного режима созревания сыра.

Вспучивание сыров.

Этот порок возникает в результате выделения газов (СО₂и Н₂) в избыточном количестве. Возбудителями «раннего» вспучивания сыров являются бактерии группы кишечных палочек. Наблюдается порок в первые дни созревания (а иногда и в процессе прессования) и характеризуется неправильным сетчатым рваным рисунком и нечистым вкусом сыра. Появлению порока способствуют вяло протекающий молочнокислый процесс и высокий рН, `низкая концентрация соли в сыре и высокая температура в посолочном отделении. Меры недопущения раннего вспучивания сыра следующие: использование бактериально чистого молока, применение активной закваски и создание благоприятных условий для развития молочнокислых бактерий, правильная посол сыров.

Перспективным способом борьбы с ранним вспучиванием сыров является применение в составе антагонистической закваски штаммов Lbm. plantarum, используемых в качестве биологического средства борьбы с масляно-кислыми бактериями и кишечными палочками.

Возбудителями «позднего» вспучивания являются маслянокислые бактерии, развивающиеся в сыре во втором периоде созревания, когда прекращается молочнокислый процесс и повышается рН вследствие накопления продуктов белкового распада. Развитие маслянокислых бактерий в сыре наблюдается в результате обсеменения ими молока при кормлении коров испорченным силосом.

Характеризуется порок неправильным, щелевидным рисунком сыра, размягченной губчатой консистенцией, резким запахом масляной кислоты, неприятным, сладковатым и даже салистым вкусом.

Для борьбы с поздним вспучиванием сыров рекомендуется в состав закваски вводить штаммы Str. lactis, вырабатывающие низин, а также применять антагонистическую закваску, содержащую биологически активные штаммы Lbm. plantarum.

Изъязвление корки.

Оно вызывается осповидной плесенью (Oospora) и проявляется в виде сухих язвочек размером 1−8 мм и крупных мокрых язв, проникающих в подкорковый слой. Вследствие образования щелочных продуктов белкового распада при развитии плесени создаются условия для развития гнилостных бактерий.

Порок устраняют тепловой обработкой корки в раннем возрасте сыра (2−2,5 нед.) путем погружения головки на 3−5 секунд в горячую воду температурой 65−70°С, а за тем — на 2−3 секунды в воду при 70−75°С. Для предупреждения изъязвления корки целесообразно применять покрытия с антисептическими веществами (сорбиновая кислота и др.).

Подкорковая плесень.

Порок развивается в подкорковом слое сыра при нарушении целости корки. Возбудителем является Pen. glaucum и другие плесени. Меры предупреждения порока — регулярная дезинфекция помещения, серпянки, применение покрытий с антисептиками.

Коричневые пятна.

Они образуются вследствие развития микрококков и гнилостных бактерий Proteus vulgaris на корке. Микрококки, будучи сравнительно устойчивыми к кислой среде и NaCl, разлагают белок до пептонов, создают благоприятные условия для развития Proteus vulgaris, который вызывает более глубокое разложение белковых веществ, причем эти бактерии усиливают активность друг друга (В.М. Богданов).

Меры предупреждения порока — пастеризация или хлорирование воды, тепловая обработка сыра, дезинфекция форм, стеллажей и инвентаря, соприкасающегося с сыром.

Свищ.

В сыре сначала образуются пустоты, а затем — наружные отверстия, через которые проникают воздух и микроорганизмы. Развивающиеся плесени и дрожжи разлагают белки, что создает благоприятные условия для жизнедеятельности гнилостных бактерий, усиливающих разложение белков. В результате этого появляются плесневый и гнилостный запахи и неприятный вкус; прилегающий к свищу слой сыра становится непригодным для употребления.

Причины порока — плохая связность сырного теста (внутри образуются пустоты) и загрязнение поверхности сыра микрофлорой.

Меры предупреждения порока — соблюдение технологической инструкции и санитарных правил при выработке и хранении сыра.