Таблиця 1.2
Мікроорганізми, які використовуються у сироробстві для виготовлення бактеріальних заквасок або для прямого внесення| Род, вид і подвид | Характеристика та застосування |
| Lactococcus lactis subsp. lactis Lactococcus lactis biovar. diacetylactis | Існує значна кількість штамів, однак слід уникати продуцентів низину. Приймає участь в утворені смаку. |
| Lactococcus lactis var. hollandicus | Використовується у сирах Едам, Гауда. |
| Lactococcus lactis subsp. cremoris | Приймає участь в утворені смаку. |
| Streptococcus thermophilus | Витримує високі температури. |
| Enterococcus durans | |
| Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris | Приймає участь в утворені смаку. |
| Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum | |
| Lactobacillus casei | Використовується у сирах з високою температурою другого нагрівання. |
| Lactobacillus lactis | |
| Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus | |
| Lactobacillus helveticus | |
| Propionibacterium freidenreichii subsp. shermanii | Здатні до газоутворення, приймають участь в утворенні смаку деяких сирів |
| Penicillium roqueforti | Голуба пліснява, використовується для внутрішнього росту |
| Penicillium glaucum | |
| Geotrichum candidum (P. candidum) | Біла пліснява, використовується для поверхневого росту |
| Penicillium camamberti |
За фізіологічним складом мікрофлори закваски ділять на консервовані, мікрофлора яких знаходиться у стані анабіозу, і активні. Консервовані закваски виготовляють централізовано з використанням в якості консервуючого фактора дегідратацію чи замороження. Консервовані закваски використовують в якості посівного матеріалу для виготовлення активних заквасок. Сухі закваски мають високу стійкість, завдяки чому їх транспортують на великі відстані та зберігають на заводах до трьох та більше місяців. У разі виготовлення рідких заквасок, в якості консервуючого фактора використовують 10-20% розчин гліцерола та високі концентрації сухих речовин молока. Недоліком таких заквасок є низька стійкість до зберігання.
Активні закваски готують шляхом реактивації та розмноження до певної кількості клітин мікрофлори консервованих заквасок. Реактивацію та розмноження мікрофлори проводять у молоці або у середовищах які мають сприятливі для росту умови. У другій половині 60-х років у технології бактеріальних заквасок відбулися значні зміни, які полягали в тому, що молоко було замінено спеціальними лактомісткими середовищами. Такі середовища дозволили відокремлювати окремо клітини, підтримувати рН середовища на певному рівні необхідному для вирощування мікроорганізму, сконцентрувати біомасу шляхом відокремлення бактеріальних клітин від культурального середовища, застосувати захисні середовища та ліофілізацію для консервування біомаси [11]. Концентрація клітин у бактеріальних заквасках, їх активність, стійкість до зберігання підвищились. Такі закваски отримали назву «бактеріальні концентрати або препарати» (БК або БП).
Промисловість виробляє закваски (БЗ) та препарати (БП або БК) за однаковою технологією, різниця полягає у кількості внесеного для стандартизації вмісту життєздатних клітин наповнювача. У консервованих бактеріальних заквасках концентрація молочнокислих бактерій менше 1010 КУО/г (мл) (1-2 109 КУО/г (мл).
Мікрофлора заквасок виконує під час виробництва сирів такі функції:
спільно з молокозгортаючими ензимами трансформує основні компоненти молока у сполуки, які обумовлюють органолептичні показники сиру;
обмежує або пригнічує розмноження мікрофлори, яка здатна погіршувати показники якості та безпечності сиру;
створює в сирах умови, які забезпечують трансформацію основних компонентів молока у певному напрямку;
прискорює синерезис сичугового згустку, підвищуючи його кислотність.
Мікрофлора заквасок повинна:
зброджувати вуглеводи та цитрати молока з оптимальною швидкістю та утворенням потрібних продуктів бродіння;
володіти певною протеолітичною та ліполітичною активністю, оскільки смакові і ароматичні сполуки переважно утворюються у результаті ензиматичного розщеплення білків і ліпідів молока;
не викликати пороків сиру;
зберігати показники якості протягом встановлених строків зберігання згідно з нормативно-технічною документацією;
не містити сторонніх бактерій і бактеріофагів, здатних викликати лізис мікроорганізмів, які входять до їх складу.
Кислотоутворююча активність, яка характеризує швидкість перетворення лактози, - важливий показник бактеріальних заквасок. Відхилення швидкості кислотоутворення під час виготовлення сирів у будь-яку сторону від оптимального рівня спричиняє значне погіршення якості сиру. Кислотоутворюючий потенціал бактеріальної закваски визначається видовим та штамовим складом мікрофлори. Реалізація кислотоутворюючого потенціалу мікрофлори бактеріальної закваски залежить від технології приготування та застосування закваски, якості молока та його підготовки для виготовлення сирів, технології, санітарного стану підприємства, в тому числі фагової ситуації. Відомо, що види і штами з високою кислотоутворюючою активністю в молоці стимулюють ріст повільно зростаючих штамів, що розщеплюють гірки пептиди. Гірки пептиди найчастіше утворюються під дією молокозгортаючих ензимів і швидко зростаючих в молоці штамів лактококів, та утворюють сполуки, які приймають участь у формуванні органолептичних показників сирів. Бактеріальні закваски повинні представляти собою комбінації штамів з високою та низькою кислотоутворюючою активністю. Мікрофлора бактеріальних заквасок для виготовлення великих сирів повинна забезпечити достатньо швидке перетворення лактози та галактози, що утворюються в середовищі термофільними стрептококами. Галактоза може стимулювати розвиток у сирах гетероферментативних лактобацил незаквашувального походження, що здатні викликати самокол, пороки смаку та запаху сирів [12].
Вплив мікрофлори бактеріальних заквасок на смак, запах і консистенцію сирів відбувається шляхом інгібування розвитку сторонньої мікрофлори та за рахунок продуктів власного метаболізму. Такі зміни залежать від видового та штамового складу мікрофлори, співвідношенням між деякими видами лактобактерій у складі закваски. Занадто високий вміст газоутворюючих бактерій у заквасці обумовлен або неправильним підбором мікрофлори, або лізисом не утворюючих газ лактококів під дією бактеріофагів. В свою чергу, такі зміни призводять до раннього вспучування сиру, появі багатьох пороків смаку та запаху. Надлишок газоутворюючих бактерій у заквасці є особливо небезпечним у разі використання для виготовлення сиру молока, в якому до пастеризації містилось більше 2·106 КУО/мл псіхротрофів. Вміст лейконостоків у дрібних сирах повинен бути не більше (2-4) 108 КУО/г, що досягається внесенням у молоко разом з закваскою (1-3) 105 КУО/мл.
Зовсім інша ситуація стосовно вмісту лейконостоків у бактеріальних заквасках для сирів типу Рокфор. Плісняві гриби у таких сирах повинні рости по всій масі сиру. Можливість такого росту забезпечується наявністю великої кількості пустот у сирній масі, які виникають у результаті утворення СО2 лейконостоками (газоутворююча активність діацетильного лактокока обмежена вмістом цитратів у молоці).
Високий вміст у бактеріальній заквасці для виробництва дрібних сирів деяких штамів мезофільних лактобацил призводить до появи пряного смаку сиру. Деякі штами молочного лактокока можуть викликати фруктовий та солодовий (пригорілий) присмак у сирах. Важливе значення має відбраковування штамів лактококів, які утворюють значну кількість гірких пептидів. Кількість гірких пептидів у сирі залежить від молокозгортаючих ензимів та мікрофлори заквасок, технологічного режиму виготовлення, складу сторонньої мікрофлори сирого молока та сиру.
Залежно від способу консервації мікрофлори бактеріальні закваски та препарати поділяють на сухі, заморожені та рідкі. В Україні виготовляються переважно сухі закваски. Рідкі закваски є менш придатними до транспортування та є менш стійкими при зберіганні у порівнянні з сухими заквасками. У світовій практиці використовують бактеріальні закваски відомого та невідомого видового та штамового складу. До заквасок невідомого складу відносять симбіотичні комбінації мікроорганізмів, отримані раніше із різних природних субстратів, наприклад, самозаквашувальних молочних продуктів, підсирної сироватки та тривалий час підтримувались та використовувались у виробництві у вигляді комбінацій. Склад мікрофлори отриманих з них виробничих заквасок у разі необхідності коректується.
Закваски та препарати можуть бути моно- та полівидовими. Зазвичай для формування органолептичних показників сирів потрібно декілька видів молочнокислих бактерій. Виключенням є сир Чеддер, який виготовляють за участю тільки вершкового або молочного лактокока. Під час застосування моновидових заквасок чи препаратів для виготовлення полівидових заквасок в молоко вносять декілька моно видових заквасок чи препаратів, дотримуючись необхідного співвідношення між видами, або готують декілька виробничих заквасок та вносять їх у молоко для виготовлення продукту в необхідних співвідношеннях.
По відношенню до температури закваски ділять на мезофільні (оптимальна температура для росту мікрофлори близько 30°С) і термофільні (відповідно 38 - 42°С). Більшість полівидових мезофільних заквасок та препаратів містять тільки лактококи і лейконостоки. Вони бувають чотирьох типів: вершковий та молочний лактококи або один з цих підвидів (0-закваски), містять із газоутворюючих лактобактерій тільки діацетильний лактокок (Д- закваски), містять із газоутворюючих тільки лейконостоки (Л-закваски) та обидва типи газоутворюючих бактерій (ДЛ-закваски) [13]. У зарубіжній літературі лейконостоки часто позначають індексом «В» - першою літерою старої назви лейконостоків «бетакоки»), закваски з лейконостоками називаються, відповідно, В і DB- заквасками (у вітчизняній літературі Л і ДЛ- заквасками). 0-закваски застосовують для виробництва сирів типу Чеддер, у яких рисунок («відкрита структура») вважається пороком. Їх можна використовувати також і для виготовлення сирів, які формуються наливом, та рисунок яких формується під впливом життєдіяльності бактерій.
У світовій практиці використовують мезофільні закваски, у яких з кислото утворювачів можуть домінувати вершковий або молочний лактококи. Головна відмінність між ними, з точки зору застосування, полягає у відношенні до температури ІІ нагрівання. Закваски з домінуванням вершкового лактокока рекомендується застосовувати у виробництві сирів з температурою ІІ нагрівання не більше 37°С.
Існує три метода застосування препаратів: І – безпосереднє внесення у молоко для виготовлення сиру; ІІ – приготування виробничої закваски із препарату (концентрату) без приготування пересадочних заквасок; ІІІ – внесення у молоко для виготовлення сиру або приготування виробничої закваски після короткочасної активації препарату. Безпосереднє внесення препаратів та концентратів у молоко для виготовлення сиру виключає їх зараження сторонньою мікрофлорою і бактеріофагом, підвищує вихід сиру (на суху речовину на 0,27%). Активізація препарату при безпосередньому внесенні у молоко для виготовлення сиру скорочує його витрати приблизно у два рази. Витрата препаратів у цьому випадку складає від 2 до 10 порцій, або від 500 до 2500 одиниць активності на 1 т сиру (за одиницю активності прийнято 250·109 КУО лактобактерій закваски), що у 12-120 разів вище, ніж при виготовленні з препаратів виробничої закваски.
Контроль якості бактеріальних заквасок здійснюється за допомогою таких тестів:
тест активності;
тест на наявність бактеріофага;
тест на стійкість до температур другого нагрівання.
Швидкість утворення кислоти бактеріальною закваскою для сирів з високою температурою другого нагрівання зазвичай вимірюють підвищенням рівня титрованої кислотності протягом 4 годин за температури 22, 30 або 37°С. Точний рівень наростаючої кислотності буде залежати від складу закваски, однак середні цифри складають 0,35, 0,45 і 0,60% відповідно. Ведення постійного запису рівня кислотності забезпечує швидке виявлення відхилення активності від норми. Швидко перевірити бактеріологічну чистоту заквашувальної культури можна шляхом тесту на каталазу (до 5 мл культури додають 1 мл 3% пероксиду водню). Оскільки молочнокислі бактерії не утворюють каталазу, відокремлення пухирців кислороду означає сильне забруднення. Більш специфічні тести перевірки чистоти культури, опору температурам другого нагрівання або балансу штамів у мішаних та багатоштамових заквасках зазвичай проводять у спеціалізованих лабораторіях.
Таким чином, сучасна технологія виробництва консервованих бактеріальних концентратів дозволила збільшити в них концентрацію життєздатних клітин молочнокислих бактерій у сотні разів, підвищити стійкість до зберігання. Безпосереднє внесення заморожених або ліофілізованих препаратів у сирну ванну без приготування виробничих заквасок, практично ліквідує проблему бактеріофага.