Вы здесь

Причины раннего образования газа при производстве сыра Чеддер

15.04.2014

Данная публикация основывается на статье, обобщающей несколько лет исследований, опубликованной в «Международном журнале о молочной промышленности». статью «Муллан, У.М.а. (2000).

«Причины и контроль раннего образования газа при производстве сыра Чеддер», Международный журнал о молочной промышленности, 53, 63–68» можно скачать с сайта Wiley Interscience. с момента написания статьи автор продолжал работу в данном направлении, занимался исследованием производства сыра Чеддер в США. его более поздние публикации не обсуждаются в данной статье.

В настоящее время (2012) многие предприятия, производящие сыр, испытывают проблемы с нежелательным возникновением трещин и щелей в результате неожидаемого образования газов. некоторые из этих проблем возникают из-за роста термофильной/терморезистентной молочно- кислой бактерии в биопленках в пастеризаторах. Обычная чистка каустической содой не убивает эти бактерии, поэтому нужны более совершенные процедуры очистки и дезинфекции. Данная статья, может, и не расскажет о способах решений этих проблем, но их можно будет обсудить на форумах.

Введение

Раннее образование газа при производстве сыра Чеддер – это незакономерная и частая проблема. В статье мы обсудим основные возбудители нежелательного образования газа, а также назовем организмы, потенциально образующие газ при производстве сыра Чеддер. Многие из этих возбудителей также создают проблемы при производстве других видов сыров. раннее образование газа при производстве сыра Чеддер – это результат нескольких взаимосвязанных факторов, среди которых – уровень лактозы и цитрата в закваске, температура творога/сыра во время прессования и созревания, уровень концентрации соли в сыре, а также количество газообразующих незаквасочных молочнокислых бактерий в сыре. некоторые из этих проблем могут вызываться ростом термофильной/терморезистентной молочно- кислой бактерии в биопленках в пастеризаторах, и их размножением во время процесса сыроварения и прессования.

Раннее образование газа в 18-килограммовых блоках сыра Чеддер – это общеизвестный феномен, который до конца еще не понят. Случаи образования газа носят незакономерный, но частый характер и происходили на большинстве заводов по производству сыра. На фото внизу сыр слева из-за образования газа находится в «неплотном» пакете. Продолжение образования газа может привести к тому, что стенки формы будут дефор- мированы или даже сломаны из-за создаваемого давления.

Несмотря на то, что некоторые случаи нежелательного образования газа могут объясняться недостатком практики в производстве сыра, а также нарушением гигиены или плохой закваской, это не всегда так. Автор исследовал случаи раннего образования газа на заводах по производству сыра (во время 3–8 недели производства), на которых в течение многих лет сыр вызревал нормально, а уровни соли, влажности и pH были в пределах нормы. в изучаемых сырах также не было высоких уровней содержания газообразующей немолочнокислой бактерии. Пористая текстура сыра, в том числе нежелательные трещи- ны и щели, может быть вызвана нежелательным образованием газа. На фото слева на сыре видны трещины и щели из-за нежелательного образования газа. Также на другой фотографии видны более явные трещины и щели на сыре.

Основные возбудители нежелательного газообразования в сыре

Продукты брожения лактата в сочетании с контролированием уровня влажности и соли в сыре, соблюдение гигиены, а также использование пастеризованного молока хорошего качества, могут ограничить количество газообразующих бактерий в сыре. Также газ может образоваться из различных соединений, входящих в состав сыра – лактозы, лактата, цитрата и мочевины (см. таблицу 1). стоит заметить, что другие субстраты могут быть более важными при образовании проблем с рыхлой текстурой сыра, вызванной из- за термофильных/термостойких молочнокислых бактерий, таких, как бактерии вида Streptococcus thermophilus, в пастеризаторах во время циклов долгосрочного производства.

Хорошо известно, что бактерия Clostridium tyrobutyricum влияет на образование газа при производстве рассольных сыров, таких как гауда и грана падано.И все же клостридий обычно не создает проблем при производстве Чеддера, если содержание соли, кислоты и влаги находятся в пределах нормы. некоторые гомоферментативные бактерии (Lactobacillus casei и Lactococcus lactis подв. lactis биовар diacetylactis) могут производить углекислый газ из цитрата, что приводит к вспучиванию сыра, завернутого в пленку. То, что гетероферментативные лактобактерии могут потенциально приводить к образованию газа, было известно еще со времен публикации работы Шервуда. Бактерии группы кишечной палочки создают проблему только при плохом качестве закваски

Из-за заражения бактериофагами или остатков антибиотиков в молоке. при определенных условиях штаммы Streptococcus thermophilus, производящие уреазу, могут привести к образованию газа в сыре Чеддер. Так как Streptococcus thermophilus может появляться в секции регенерации пастеризаторов, в пастеризованном молоке может быть довольно большое количество этих бактерий. возможно, более точным будет описание культур Streptococcus thermophilus, образующихся в пастеризаторах, как штаммы вида Streptococcus thermophilus, потому что они часто отличаются несколькими важными параметрами от обычных молочных штаммов, так, многие из них более терпимы к воздействию солей (NaCl). Кстати, галактоза, произведенная бактериями Streptococcus thermophilus, может быть субстратом при образовании газа. Шервуд первым обнаружил, что добавление лейконостока в молока при производстве сыра Чеддер повысило количество выделяемого газа и сделало текстуру сыра более рыхлой. из-за чувствительности к соли и высокой кислотности пропионибактерия скорее всего не будет иметь отношения к образованию газа в сыре Чеддер. Исследование газа, образован- ного большинством газообразующих организмов, показывает, что анализ газа во вспученном сыре может быть ценным для выявления газообразующих соединений.

Проблемы, связанные с микробиологически- ми исследованиями «газового» сыра

Определение возбудителей газообразования в сыре может быть непростым. при заборе проб количество причастных микроорганизмов может сократиться до очень низкого уровня. Чтобы избежать этого, следует брать несколько проб во время созревания. некоторые микроорганизмы не распределяются равномерно по всему сыру, например, молочнокислая бактерия может быть обнаружена только в трещинах или сгустках закваски. поэтому заборы проб должны проводиться с учетом потенциального неслучайного распределения газообразующих соединений.

Селективной агаровой питательной среды может быть недостаточно, так как некоторые лейко- ностоки и педиококки будут образовывать колонии на агаре рогоза, созданном изначально для работы с молочнокислыми бактериями. В некоторых питательных средах есть хорошие условия для роста закваски лактококков.

Микроскопические исследования «газового» сыра также могут дать неопределенные результаты.Например, лейконостоки могут иметь вид маленьких палочек, коккобактерий или кокков. гетероферментативные лактобактерии могут также иметь вид коккобактерий.

Когда есть подозрение, что определенный микроорганизм может быть возбудителем, можно использовать современные методы молекулярной биологии, в том числе полимеразную цепную

Реакцию (пЦр), амплификацию последовательностей ДнК, в сочетании с видоспецифическими пробами ДнК, чтобы подтвердить, что именно этот микроорганизм привел к результату. Клайн и другие использовали пЦр и видоспецифические пробы ДнК и подтвердили, что культура Cl. tyro- butyricum является возбудителем позднего вспучивания исследуемого сыра.

Микробиологические исследования случаев раннего образования газа на заводах по производству сыра

Результаты первоначальных микробных исследований (таблица 2) на одном заводе (фабрика Х) показали, что за исключением каталазоне гативных бактерий, усваивающих цитрат, общее количество микроорганизмов в молочном агаре и агаре рогоза во вспученном и «нормальном» сыре были практически одинаковыми.Так как содержание бактерий в агаре рогоза было относительно низким, <1 106 КОЭ/г сыра, эти бактерии в дальнейшем не изучались. Однако в дальнейших исследованиях в агаре рогоза было обнаружено содержание бактерий в 10–100 раз превышающее содержание в сыре на фабрике Х.

Схема, описанная п. Билли и другими, была использована для определения рода предполагаемой молочнокислой бактерии, а компьютеризированная идентификация помогла определить вид бактерии. Более детальные исследования некоторых каталазонегативных культур, вызывающих брожение цитрата, определили, что своими общими характеристиками они напоминали Lc. lactis подв. lactis биовар diacetylactis. полученные данные согласовывались с культурой Lc. lactis подв. lactis биовар diacetylactis, происходящей из смешанных штаммов использованных заквасочных культур.

Эти наблюдения подтолкнули нас к исследо- ванию уровня цитрата в молоке для выявления зависимостей между концентрацией цитрата и частоты образования газа на фабрике Х. Несмотря на то, что наименьшие уровни содержания цитрата наблюдались в апреле, мае и июне, частота образования газа в этот период не сильно отличалась от других периодов исследования.

Для определения условий, необходимых для образования газа с помощью Lc. lactis подв. lactis биовар diacetylactis, было организовано экспериментальное лабораторное производство сыра с удовлетворительным химическим составом. Количество газа, достаточное для вздутия пленки, образовывалось только когда использовались культуры смешанных штаммов с высоким содержанием Lc. lactis подв. lactis биовар diacetylactis, а уровень цитрата в сыре был 0,07 % (процент от массы) или выше. Чтобы поддерживать такой уровень содержания цитрата, в молоко для сыра должно быть добавлено дополнительное количество цитрата.

Были осуществлены попытки соотнести уровень цитрата в экспериментальном сыре с образованием газа в сыре на фабрике Х. некоторые полученные результаты показаны в таблице 3. Эти результаты показывают, что образование газа происходило в сырах с низким и высоким содержанием остаточного цитрата, а также доказывают, что раннее образование газа на фабрике Х не является только результатом активности Lc. lactis подв. lactis биовар diacetylactis. также в результа- те исследования стало ясно, что газ выделяется из субстратов, отличных от цитрата.

Во время исследования появилась возможность исследовать 4-килограммовые круги сыра Лестер, производимого на другом заводе. Круги сыра Лестер вспучились через три недели хране- ния при температуре 7 градусов Цельсия.

Анализ показал, что:

Уровни содержания соли в жидком веществе был удовлетворительным (около 5 %);

Уровень pH был приемлемым (около 5.1);

Содержание газообразующих немолочнокислых бактерий было в допустимых пределах;

В агаре рогоза пробы сыра показали >108 КОЭ/г;

Основным выделенным газом был углекислый газ с небольшим содержанием азота и кислорода. после дискуссий с сотрудниками завода стало очевидно, что недавно в цикл производства ввели новую закваску, и именно эта культура была использована при производстве испорченного сыра. Неоткрытый контейнер закваски с тем же кодом и номером партии, что и использованная при производстве вспученного сыра, был исследован. результаты показали, что в двух случая организмы приводили к высокому уровню образования газа:

Когда восстановленное обезжиренное молоко заквашивали культурой с добавлением цитрата либо без него и запечатывали воском и агаром, в контрольном и цитратном молоке вырабатывалось достаточное количество газа, чтобы сорвать печать;

и газ образовывался, когда культура использо- валась в качестве закваски для производства экспериментального сыра Чеддер.

Примечание! Использование простой молочной среды как в 1-м пункте выше не может яв- ляться надежным способом подтверждения газообразующих культур в сыре.

Более детальное изучение закваски показало высокий уровень содержания штаммов (более 50 %), образуемых в агаре рогоза. некоторые характеристики культур рогоза приведены в таблице 4. Относительная устойчивость культур к воздействию солей и тот факт, что они образовывались при температуре в 6 градусов Цельсия, заинтересовал исследователей. Характеристики данных культур соответствовали характеристикам Leuconostoc mesenteroides подв. dextranicum. В контролируемых экспериментах по про- изводству сыра образование газа было вызвано использованием 0,001 % инокулята Leucon. mesenteroides подв. dextranicum (изолят HM8/10). на фото слева показан кусок экспериментального сыра, при производстве которого был использован HM8/10, и его рыхлая текстура.

С учетом этих результатов 13 заквасок с фабрики Х со смешанными штаммами были иссле- дованы на наличие организмов, способных расти в агаре рогоза. Семь из проб закваски содержали штаммы, которые росли в агаре рогоза. в отличие от ситуации, описанной с закваской, использованной на фабрике Y, закваска на фабрике Х содержала менее 0,00001 %, т.е. 102–103 КОЭ/мл гетероферментативных штаммов. Большинство изолятов агара рогоза могли расти в условиях 6 % содержания NaCl и при температуре 6 °C.

Дальнейшие исследования сыра с фабрики Х в целом показали, что содержание агара рогоза в «газовом» сыре отличалось от его содержания в обычном сыре в 10–100 раз. в зависимости от возраста сыра рос уровень незаквасочных молочно- кислых бактерий. Культуры агара рогоза имели характеристики, схожие с лейконостоками или гетереферментативными лактобактериями. Боль- шинство из них были терпимы к соли и могли расти при температуре 6 °C.

Исследование воды, сычужного фермента и пастеризованного цельного молока и красителя аннато на нескольких заводах на наличие не- заквасочных молочнокислых бактерий (предел обнаружения 1 КОЭ/мл) было неудачным. низкие уровни содержания незаквасочных молочнокислых бактерий, менее 100 КОЭ/мл, были обнаружены в сыром молоке. переменное количество (ме- нее 10–103 КОЭ/мл) были обнаружены в цистерне обезжиренного молока, используемого для стандартизации молока для производства сыра. Характеристика найденных бактерий схожа с L. fermenti. Данные культуры также способны расти при температуре 6 °C и доле солей 5,5 %.

Контроль образования газа в сыре

В обычных условиях производства Чеддера, при использовании только локтококковых культур, для производства газа микроорганизмы используют только четыре основных субстраталактат, лактозу, цитрат и мочевину. примечание: газ может быть образован любыми другими соединениями, в различных конкретных случаях, например, когда используются культуры, содержащие Str. thermophilus.В случаях раннего образования газа, изученных автором и описанных в данной статье, не было получено подтверждения участия лактата или мочевины в образовании газа. потенциально возможный объем произведенного из лактозы и цитрата газа показан в таблице 5. примечание: углекислый газ является водорастворимым, и «нормальный» сыр может содержать довольно большую концентрацию этого газа. Очевидно, что объем газа, потенциально доступного при низ- ком содержании этих субстратов, является существенным.

Для снижения нежелательного образования газа в сыре можно использовать четыре основных стратегии.

К ним можно отнести:

Выбор закваски. Лейконостоки и Lc. lactis подв. lactis биовар diacetylactis могут производить газ из лактозы и цитрата и цитрата соответственно. Один из способов контроля – это использование культур, содержащих только штаммы Lc. lactis подв. cremoris и/или lactis. Тем не менее использование только лактококков, которые не производят газ из цитрата, не всегда может быть решением проблем с газообразованием. некоторые гомоферментативные лактобактерии, например:

L. casei и L. plantarum, могут производить газ из цитрата. из-за высокого содержания цитрата в сыре, произведенном с использованием Lc. lactis подв. cremoris и/или Lc. lactis подв. lactis, газ может выделяться, если поглощающие цитрат незаквасочные молочнокислые бактерии, такие, как L. casei и L. plantarum, достигают высокой концен- трации. так как незаквасочные молочнокислые бактерии могут составлять значительную часть местной флоры фабрики, может понадобиться много времени, для снижения их содержания.

В таком случае способом контроля может служить соблюдение гигиены, но кроме этого есть еще вариант с производством творога с низким уровнем концентрации цитрата. такой творог может быть произведен несколькими способами, в том числе путем контролируемого использования закваски, содержащей цитрат-потребители.

При производстве сыра с использованием закваски, содержащей Streptococcus thermophilus, есть возможность выделения газа, если в сыре присутствует высокое содержание остаточной галактозы. если заводы испытывают проблемы с образованием газа, в том числе проблемы с «треснутым сыром», нужно обратить внимание на описанную ситуацию, особенно в ее сочетании с уреазной активностью большинства штаммов.

Условия производства сыра. Чтобы уровень лактозы в сыре после его упаковки оставался низ- ким, а в течение первых 24 часов созревания процесс метаболизации был быстрым, кислотность закваски при засолке должна быть как можно выше. Доля соли в жидком веществе должна составлять 4,5–5,5 %, так как замедление реакции лактозы происходит при 5,8 % и выше. также нужно контролировать уровень фагов во время прессования, чтобы избежать клеточного лизиса закваски, который может привести к созреванию низкокислотного сыра высоким уровнем содержания остаточной лактозы. Еще один вариант– это производство закваски с низким уровнем концентрации цитрата, как описано выше.

Температуры при созревании и системы прессования. Количество времени, необходимого для того, чтобы центр головки сыра остыл до температуры менее 10 градусов Цельсия, зави- сит от типа используемой системы прессования, а также от того, проводилось ли предварительное охлаждение, и от способа транспортировки и хранения упакованного сыра. исследования показали, что на некоторых заводах по производству сыра, это время составляет 3–6 дней от момента начала прессования до остывания центра головки сыра до температуры менее 10°C. такие условия идеальны для быстрого размножения не- заквасочных молочнокислых бактерий.

Сыр Чеддер нужно быстро охлаждать до температуры менее 10 C, и как можно быстрее внутренняя температура должна стать 7 °C. Можно воспользоваться предварительным охлаждением сыра до 7 °C, с использованием систем мгновенного охлаждения, еще до того, как разместить сыр в камерах для созревания. Низкие температуры остановят рост незаквасочных молочнокислых бактерий, а лактококковая закваска поглотит остаточную лактозу, тем самым снижаю потенциальную возможность образования газа из лактозы.

Герметичные пакеты, пропускающие углекислый газ. Можно закупить и использовать в некоторых случаях герметичные пакеты с повышенной способностью пропуска углекислого газа, при этом лишь немного пропускающие кислород. из- за большей проницаемости для кислорода растет вероятность образования плесени на упакованном сыре. такие пакеты также стоят дороже обычных, и из-за разницы в стоимости может быть дешевле вторично упаковать вспученный сыр.

Биологический контроль.

Некоторые случаи образования газа, например, вызванные клостридиями, можно предотвратить, используя низинпродуцирующие бактерии в закваске.

Гигиена. важно сократить количество газообразующих не-заквасочных молочнокислых бактерий в сыре. поэтому нужны качественные процедуры по очистке и стерилизации. также может понадобиться аэрозольная дезинфекция и/или фумигация помещений, в которых производится сыр.

Процесс пастеризации. Загрязнение кишечной палочкой иногда может быть связано с ошибками в процессе пастеризации. Часто из-за отверстий в пластинах или пропускающих жидкость прокладок происходит смешивание пастеризованного и непастеризованного молока, что является причиной «газового» сыра. в ситуациях, когда требуется долгий процесс пастеризации, может быть полез- но брать пробы молока из секций регенерации на определение наличия Streptococcus thermophilus. Меры повышения качества, которые могут быть полезны заводам, испытывающим проблемы с «газовым» сыром ниже представленная информация является обобщением, и для выявления причин образования газа, в том числе причин появления трещин и щелей в сыре, требуется дополнительное исследование.

Тестирование закваски.

Если принято решение по ликвидации закваски, которая образует газ из цитрата, не стоит использовать закваску, которая образует газ в цитратном молоке. Закваски с высоким содержанием гетероферментативных молочнокислых бактерий могут быть выявлены с помощью замещения агаровой печати жидкой сре- дой рогоза или при добавлении дрожжевого экстракта в восстановленное обезжиренное молоко. Более сложные методы определения потребуются в случае, если закваска содержит только низкий уровень концентрации потенциально «плохих» микроорганизмов.

Уровни pH и соли в жидком веществе. Эти значения в сыре Чеддер, сваренном 24 часа назад из пастеризованного молока, должны находиться в пределе 4,9–5,2 и 4–5,8 % соотвественно.

Подсчет в агаре Рогоза. Концентрация в этой среде должна быть низкой для сыра возрастом в одну неделю. автор приводит количество не- заквасочных молочнокислых бактерий в этой сре- де в пределах или менее 1х105/г после 5 месяцев хранения сыра. Обратите внимание, что хоть эта среда и может быть полезной для предотвращения нежелательного образования газа, могут понадобиться дальнейшие исследования и модификации.

Выводы

Хоть и стало возможно приписать некоторые случаи раннего образования газа в производстве сыра Чеддер деятельности цитратпоглащающих и/или гетероферментативных штаммов в смешанных культурах, мы не смогли установить определенно точной взаимосвязи между типом закваски и ранним образованием газа в сыре Чеддер.

Многие культуры со смешанными штаммами, используемые в производстве сыра, изучались в течение нескольких лет. Было выявлено, что они содержали низкий уровень гетероферментативных газообразующих незаквасочных молочнокислых бактерий, которые размножаются при температуре в 6 °C и высоком уровне содержания соли в жидком веществе во время созревания сыра. Было подтверждено участие гетероферментативных, психотрофных, невосприимчивых к соли организмов, которые могут расти в агаре рогоза, в раннем образовании газа.

Гетероферментативные молочнокислые бактерии были выделены из сырого молока и найдены в образцах контейнеров с пастеризованным обезжиренным молоком. возможно, что газообразующие незаквасочные молочнокислые бактерии в сыре происходят от загрязнения во время производства бактерией, наличие которой подтверждено в сыром молоке и востановленном обезжиренном молоке и/или культуре со смешанными штам -мами. если будет доказано, что только некоторое количество газообразующих незаквасочных молочнокислых бактерий выживает после пастеризации, можно оценивать качество сырого или восстановленного обезжиренного молока на ранней стадии образования газа в сыре.

Не всегда загрязнение молока с низким уровнем газообразующей молочнокислой бактерии, используемого для производства сыра, может быть результатом вспучивания сыра.

Образование газа в сыре с нормальным химическим составом и pH происходит в результате нескольких взаимосвязанных факторов, включая уровень лактозы и цитрата в закваске, температура творога/сыра во время прессования и созревания, чувствительность закваски к соли, уровень содержания соли в сыре, количество газообразующих незаквасочных молочнокислых бактерий в сыре, а также уровень фагоиндуцированного лизиса клеток в закваске во время прессования и ранней стадии созревания сыра.

Таблицы к статье смотрите здесь: http://www.produkt.by/Journal/show/137

Читайте также
Потребление сыра в России становится все более популярным. Среди представленного на рынке разнообразия ассортимента...
Сегодня этот молочный продукт по своей цене догнал и перегнал многие мясные изделия. Кто и почему снимает «сливки» с...
Можно сказать, что производство молока в Новой Зеландии находится на пиковом уровне сезона. Океания И производители...
PRODUKT.BY
220005, г. Минск, ул. Платонова, 22-704
+375 (17) 33-16-555
+375 (17) 33-16-777
+375 (29) 755-95-50
+375 (29) 33 55 100
produkt.by@tut.by