Методические аспекты определения зрелости сыров

Созревание сыра является заключительным этапом его производства, во время которого происходит биотрансформация составных частей молока (белков, жира, лактозы) в различные соединения, играющие важную роль в формировании органолептических показателей продукта, а также его пищевой ценности [1, 2, 3, 4].

При ферментативном гидролизе белков (протеолизе) в процессе созревания образуются мелкие фрагменты белковых молекул ‒ короткоцепочечные пептиды и аминокислоты, а при гидролизе жира (липолизе) – диацилглицерины, моноацил-глицерины, свободные жирные кислоты, которые быстрее и легче усваиваются организмом. Образующиеся свободные жирные кислоты, в том числе летучие, существенно влияют на вкус и аромат продукта [5, 6].

Лактоза под действием сычужного фермента и ферментов микроорганизмов полностью сбраживается за 5-10 суток с образованием, главным образом, молочной кислоты [1, 2, 3]. Отсутствие лактозы в зрелых сырах позволяет отнести их к безлактозным продуктам, которые показаны людям с лактазной недостаточностью.

Созревание сыра ‒ это сложный и длительный процесс, протекающий под влиянием комплекса биохимических, физико-химических и микробиологических факторов. В зависимости от условий и продолжительности созревания получается уникальное для каждого вида сыра сочетание вкуса, аромата, консистенции.

Отличительные функциональные свойства и органолептические характеристики созревающих сыров формируются к моменту достижения кондиционной зрелости в срок, установленный при разработке технологии и указанный в нормативных и технических документах на сыр конкретного ассортиментного наименования.

Особые, характерные для каждого вида сыра вкус и запах, консистенция, цвет, рисунок, а также высокая пищевая ценность и более сложная технология изготовления созревающих сыров ставит их на более высокий уровень по качеству и по стоимости в сравнении с сырами без созревания.

В последние годы стала возникать необходимость в идентификации зрелых сыров и сыров без созревания. Это связано с тем, что степень зрелости зачастую является предметом спора, например, при определении таможенной пошлины на сыры, ввозимые из-за рубежа, или при установлении цены на сыр для реализации в торговой сети.

В настоящее время в Российской Федерации зрелость сыров определяют органолептическим методом [7]. При этом вкус и запах, консистенцию, цвет и рисунок сыра сопоставляют с характеристиками этих органолептических показателей, указанными в нормативных документах на тот или иной вид сыра.

Проведение испытаний органолептическим методом имеет существенный не-досток – это большая доля субъективности получаемых результатов и связанных с этим ошибок, поскольку средством измерения в данном случае являются органы чувств человека. В таких случаях трудно переоценить значение методов, позволяющих выразить результаты в независимой от испытателя форме и более объективно оценить зрелость сыра.

Проблема поиска методов определения зрелости сыров, исключающих субъективный фактор присутствия человека, имеет свою историю. Наиболее активно к этому вопросу отечественные исследователи обращались в пятидесятые-шестидесятые годы XX века, используя различные методические подходы [8, 9, 10]. Все они предусматривали измерения отдельных параметров химического состава или физических свойств сыра, тесно коррелирующих с его органолептическими показателями.

Одним из наиболее известных методов является анализ количественного соотношения водорастворимых фракций белка к общему количеству белка, которое по мере созревания сыра увеличивается в результате протеолиза. По данным А.И. Чеботарева [9], зрелость твердых (по современной классификации – полутвердых) сыров достигается при величине этого показателя 25-30 %.

Чтобы реализовать данный метод в испытательных лабораториях, следует выполнить два независимых друг от друга измерения: массовой доли общего белка и массовой доли общего водорастворимого белка в сыре. Измерение массовой доли общего белка не вызывает вопросов ‒ для этого существует стандартизованная методика на основе метода Кьельдаля по ГОСТ Р 54662-2011. А для того чтобы определить массовую долю водорастворимого белка необходимо выделить из сыра водорастворимую фракцию и в ней также методом Кьельдаля определить массовую долю водорастворимого белка. Процедуры по выделению водорастворимой фракции из сыра до настоящего времени не стандартизованы и описаны весьма приблизительно только в издании 1971 года [11]. В связи с появлением в настоящее время заинтересованности в методах оценки степени зрелости сыра, методика измерения массовой доли водорастворимого белка потребовала уточнения и доработки. Исследованиями, проведенными во ВНИИМС, определены оптимальные режимы всех операций по осуществлению этой методики, позволяющие получать стабильные и достоверные результаты.

Более сложные методы определения созревания сыров предусматривают анализ продуктов гидролиза отдельных фракций казеина. Так, например, известен способ определения степени протеолиза сыров по скорости распада β-казеина

• [12] . В данном случае показателем зрелости является массовая доля γ₁-, γ₂- и γ₃-казеинов (продуктов распада β-казеина), выраженная в процентах по отношению к общему количеству β-казеина, расщепление которого происходит под влиянием нативного фермента молока плазмина. Необходимым условием работы плазмина является выработка сыра из сырого молока и низкая концентрация поваренной соли (не более 2%). Эти условия для Российской Федерации невыполнимы, т.к. в соответствии с Техническим регламентом Таможенного союза 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции» все молочные продукты, в т.ч. сыры, должны быть изготовлены только из молока, подвергнутого термической обработке, которая инактивирует плазмин.

Известен способ определения зрелости твердых сычужных сыров, включающий качественный и количественный электрофоретический анализ (электрофорез в полиакриламидном геле) продуктов протеолиза казеиновых фракций в сырах [13]. В соответствии с ним зрелость сыра предлагается определять по степени протеолиза αs1-, β- и κ-фракций казеина, которую вычисляют по процентному отношению массы вновь образованных дочерних фракций: αś1, αs”1, κ1 и κ3 к общей массе соответствующей фракции казеина. По мнению автора способа, этот показатель имеет строго индивидуальную величину у каждого вида сыра при наступлении его зрелости.

Предложена также процедура оценки созревания сыра, в основу которой положен метод гель-фильтрации, позволяющий осуществить фракционирование белков на отдельные группы по размеру молекул. По получаемым диаграммам молекулярно-массового распределения пептидов можно провести анализ процесса созревания сыров и установить степень их зрелости [14].

Комплексный подход для оценки зрелости сыра заложен в исследовании [15], которое предусматривает использование метода высокоэффективной жидкостной хроматографии для определения в пробах сыра сахаров (лактоза, глюкоза, галактоза), нелетучих кислот (лимонная, оротовая, пировиноградная, молочная, гиппу-ровая), некоторых жирных кислот (муравьиная, пропионовая, масляная, изомасля-ная валериановая и изовалериановая), диацетила и ацетоина. По этим показателям оценивается микробная ферментация сыра и его зрелость.

Указанные методы исследования из-за сложности и длительности не могут использоваться в испытательных лабораториях для рутинных анализов с целью определения зрелости сыров. Наиболее подходящим для этих целей является метод, основанный на измерении буферной емкости сыра, предложенный М.К. Шило-вичем еще в 1951 г. В соответствии с ним буферная емкость сыра измеряется количеством щелочи, которое необходимо добавить к водной суспензии сыра, чтобы изменить его рН на единицу. Количество щелочи определяется путем титрования водного раствора суспензии сыра в присутствии двух индикаторов (фенолфталеин и тимолфталеин), отличающихся друг от друга интервалами перехода окраски на 1 ед. рН. Разница в объёмах щелочи, пошедшей на титрование в присутствии тимолфталеина и в присутствии фенолфталеина, умноженная на 100, является показателем зрелости сыра в условных единицах ‒ «градусах» [11].

Основными компонентами сыра, которые проявляют буферные свойства и противодействуют изменению рН, являются белки и продукты их гидролиза, неорганические фосфаты, органические кислоты и их соли (лактаты, цитраты, пропионаты, ацетаты, бутираты). Содержание этих компонентов в сыре изменяется в зависимости от состава молока-сырья и технологических параметров изготовления сыра. Поэтому для различных видов сыров, отличающихся технологией, на момент достижения сыром кондиционной зрелости характерна своя величина буферной емкости. [3].

Для современных условий метод Шиловича может быть усовершенствован путем применения для определения буферной емкости сыра потенциометрического титрования до заданного значения рН, которое не требует использования индикаторов и позволяет повысить точность измерений.

Другим методическим подходом к оценке степени зрелости сыров является анализ продуктов гидролиза жира – липолиза, который наряду с протеолизом относится к ключевым биохимическим процессам, протекающим при созревании сыра. В ходе созревания увеличивается концентрация свободных жирных кислот, меняется их качественный состав. Количественный и качественный состав ацил-глицеринов, а также общее количество и состав свободных жирных кислот могут служить характеристическими показателями процесса созревания сыра [6].

Наряду с изменением количества свободных жирных кислот отдельные исследователи считают, что критерием оценки степени зрелости сыров может служить изменение массовой доли фосфолипидов оболочечных структур жировых шариков, которые подвергаются интенсивному гидролизу в первую очередь [16].

Указанные подходы к оценке степени зрелости сыра на основе идентификации продуктов липолиза могут быть реализованы с использованием методов хроматографического разделения, которые требуют сложного аппаратурного оформления, специальной пробоподготовки и высокой квалификации исследователя во избежание ошибок в интерпретации получаемых результатов.

Исследования, направленные на поиск достоверных методов определения зрелости сыра, касаются не только анализа химического состава белковых и жировых фракций, но и физических свойств, коррелирующих со степенью зрелости. Так, например, предложен метод оценки зрелости сыра по величине поверхностного натяжения белковой водной вытяжки, зависящего от активности протеолиза белков сыра [17].

Известна практика итальянских сыроделов по определению степени созревания сыра «Пармезан», основанная на способности твердых сыров при простукивании головки специальным молоточком издавать звук, меняющийся по мере созревания сыра. Усовершенствованный вариант метода предусматривает использование специальных датчиков, называемых «электронные уши», которые записывают звук, испускаемый сыром после удара молоточком. Затем электронная система сравнивает записанный звук с хранящимися в памяти вариантами и, если найден верный звук ‒ значит, сыр созрел. База «голосов» сыра была составлена с участием сыроделов с большим опытом использования метода оценки зрелости сыра по звуку [18].

В последние годы получили распространение приборы, предназначенные для качественного контроля состава и свойств сырья и изготовляемых из него продуктов питания, основанные на свойстве веществ флюоресцировать в ультрафиолетовых лучах. Некоторые производители этих приборов считают, что люминесцентный метод пригоден для контроля за созреванием сыров. По их сведениям несозревший сыр люминесцирует матово-желтым цветом. По мере созревания сыра свечение приобретает синеватый оттенок, у созревших сыров он становится почти фиолетовым [19]. Этот метод привлекает своей экспрессностью, но он требует тщательной проверки и стандартизации подготовки проб и условий проведения анализа.

Заключение.

Оценку зрелости сыров можно проводить, используя различные методологические подходы:

• -    органолептические, когда по вкусу, запаху и консистенции определяют зрелость сыра, ориентируясь на требования к этим показателям, заложенным в нормативных и технических документах на конкретный вид сыра;

• -    по буферной емкости сыра, изменяющейся в процессе созревания;

• -    по показателям, характеризующим степень протеолиза и липолиза, используя при этом различные методы: электрофорез в полиакриламидном геле, гельфильтрацию высокого разрешения, высокоэффективную газовую хроматографию;

• -    основанные на определении физических свойств сыра (оптических, способности издавать звук при простукивании).

Следует признать, что органолептические методы играют первостепенную роль при оценке зрелости сыра, т.к. все другие методы, основанные на измерении того или иного физического или химического параметра, ориентируются на результаты органолептических испытаний при определении контрольных значений этих параметров, соответствующих состоянию кондиционной зрелости сыра.

В случае возникновения спорных ситуаций при оценке зрелости сыров в дополнение к органолептическому методу необходимо использовать методы, позволяющие выразить результаты испытаний в форме, независимой от органов чувств человека. Основные требования к данным методам – экспрессность и возможность воспроизведения в условиях испытательных лабораторий.

По мнению авторов, этим требованиям в наибольшей степени отвечает метод определения зрелости сыра по буферной емкости. Для того чтобы его можно было использовать в испытательных лабораториях, во ВНИИМС были проведены исследования по стандартизации процедуры проведения измерений, в результате которых разработана, метрологически аттестована и зарегистрирована в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений Методика измерений «Определение буферности сыра титриметрическим методом с визуальной индикацией точки конца титрования», предназначенная для применения в научных, производственных и испытательных лабораториях для оценки степени зрелости сыров (номер в реестре ФР.1.31.2018.31538).

Использование метрологически аттестованной методики измерений буферности сыра позволит объективно оценить степень зрелости сыров при разработке новых технологий для установления гарантированного срока созревания и хранения, а также при классификации сыров по степени зрелости, что является важным фактором их ценообразования.