piątek, 23 październik 2020
piątek, 19 czerwiec 2020 08:51

Substancje kształtujące bukiet smakowo-zapachowy serów podpuszczkowych dojrzewających

Bukiet cech smakowo-zapachowych, charakterystyczny dla poszczególnych typów serów podpuszczkowych dojrzewających, należy do najistotniejszych wyróżników jakości organoleptycznej tej grupy przetworów mleczarskich.

Smak i zapach serów jest zależny od wielu czynników, zarówno tych kształtujących jakość surowca – mleka, jak również tych oddziałujących podczas przeprowadzania procesu technologicznego produkcji świeżej masy serowej oraz jej formowania i dojrzewania. Wśród nich wymienić należy: pochodzenie mleka, jego jakość mikrobiologiczną, gatunek, rasę i sposób żywienia zwierząt, ich stan zdrowia oraz okres laktacji, a także porę roku, metodę obróbki mleka, rodzaj i ilość zastosowanej kultury startowej i dodatkowej, parametry produkcji oraz metodę i warunki dojrzewania - czas, wilgotność względną powietrza oraz temperaturę [Coulon i in., 2004; Karoui i in., 2006; Ziółkowski, 2011]. 

Wśród serów podpuszczkowych dojrzewających wyróżnia się następujące typy:

włoski – intensywnie pikantny i bardzo twardy, np. parmezan i pecorino,

angielski – ostry, lekko kwaskowaty i twardy, np. cheddar,

szwajcarski – łagodny, słodkawo-orzechowy i twardy, z owalnymi i okrągłymi oczkami, np. ementaler i grojer,

holenderski – łagodny, lekko kwaskowaty i orzechowy w serach młodych, a pikantny w starych, twardy lub półtwardy, np. gouda, podlaski, edamski i zamojski,

szwajcarsko-holenderski – pikantny, lekko ostry i lekko kwaśny, z drobnymi oczkami, półtwardy, np. salami, trapistów, tylżycki i warmiński,

bałkański (z masy parzonej) – łagodny, lekko słony i pikantny, często podwędzany, np. mozzarella, kaszkawał i oszczypek [Sałacki, 2011; Świderski, 2010]. 

Technologia produkcji serów podpuszczkowych dojrzewających

Sery podpuszczkowe dojrzewające są otrzymywane z mleka pozyskiwanego od zwierząt należących do różnych gatunków, jednak zawsze jest to mleko typu kazeinowego, takie jak: krowie, owcze, kozie czy bawole. Sery te produkuje się przeprowadzając odpowiednią obróbkę skrzepu uzyskiwanego metodą koagulacji podpuszczkowej, który jest odwadniany, formowany, często prasowany, a następnie solony i poddawany dojrzewaniu. Ogólny schemat produkcji serów podpuszczkowych dojrzewających przedstawiono na rysunku 1. 

normalizacja

Rysunek 1. Ogólny schemat produkcji serów podpuszczkowych dojrzewających [Świderski, 2010].

Mleko przeznaczone do przerobu na sery dojrzewające musi być starannie wyselekcjonowane. Szczególną uwagę należy zwrócić na jego czystość mikrobiologiczną, w tym na ilość przetrwalników bakterii fermentacji masłowej (z rodzaju Clostridium) oraz termoopornych paciorkowców (należących do rodzaju Streptococcus). Powyższe grupy mikroorganizmów powodują poważne wady serów, nie tylko ich struktury, jak wzdęcia i nieregularne oczkowanie, ale także smaku i zapachu. Na skutek ich rozwoju mogą pojawić się obce posmaki: jełki, piekący i drożdżowy oraz zapach gnilny. Największe zagrożenie ze strony bakterii przetrwalnikujących występuje w mleku pozyskiwanym w okresie zimowym, ze względu na oborowe żywienie zwierząt, w którym stosowane są kiszonki. Wówczas zaleca się przeprowadzanie podwójnej baktofugacji. Z kolei działania paciorkowców termoopornych można uniknąć poprzez stosowanie (nie rzadziej niż co 4 godziny) międzyoperacyjnego mycia pasteryzatora do mleka serowarskiego [Ziółkowski, 2011]. 

W technologii produkcji serów podpuszczkowych dojrzewających zamiast pasteryzacji stosuje się także termizację (temp. 62-65°C przez 15 s)
lub wykorzystuje się mleko surowe, tzn. niepoddane działaniu temperatury powyżej 40°C, ani innym zabiegom technologicznym, mającym taki sam skutek. Ma to istotny wpływ na kształtowanie się walorów smakowo-zapachowych serów podczas ich produkcji i dojrzewania, ponieważ nie zachodzi termiczna inaktywacja wielu enzymów i mikroflory rodzimej mleka. Stosowanie pasteryzacji nie zwalnia jednak z obowiązku dbania o jakość higieniczną mleka i warunki jego magazynowania. Mimo, że w surowcu po pasteryzacji nie występują bakterie psychrotrofowe, to produkowane przez nie enzymy proteolityczne oraz lipazy i dekarboksylazy są wyjątkowo termostabilne i silnie deformują bukiet smakowo-zapachowy serów [Cichosz, 1999].

Kolejnym etapem produkcji serów podpuszczkowych dojrzewających, istotnym dla ich smaku i zapachu, jest zaprawianie mleka. Polega ono na wprowadzeniu m.in. chlorku wapnia, azotanu sodu lub potasu (saletry) albo lizozymu, zakwasu kultur starterowych i niekiedy dodatkowych, a także podpuszczki. Dodatek chlorku wapnia ma na celu zwiększenie zawartości jonów Ca2+ niezbędnych do utworzenia odpowiednio zwięzłego skrzepu. Z kolei saletrę sodową i potasową stosuje się zamiennie z lizozymem, aby hamować rozwój bakterii fermentacji masłowej i bakterii z grupy coli [Świderski, 2010]. Niezmiernie istotny dla wytworzenia się prawidłowych cech smakowo-zapachowych jest właściwy dobór szczepów bakterii wchodzących w skład kultur starterowych i dodatkowych. Bakterie zakwasu, m.in. dzięki syntetyzowaniu substancji o działaniu antagonistycznym, wykazują zdolność kierowania rozwojem mikroflory wtórnej i niepożądanej. Ma to decydujący wpływ na jakość sera [Cichosz, 1999]. Ponadto w serowarstwie stosuje się kultury starterowe typu O, L i LD, których działalność skutkuje powstawaniem następujących smaków: odpowiednio kwaśnego, świeżego/orzeźwiającego oraz śmietankowego [Ziółkowski, 2011]. Równie istotny jest wybór rodzaju i ilości stosowanego preparatu koagulującego mleko, który również bierze udział w procesie dojrzewania sera. Odpowiedni dobór podpuszczki (niestosowanie jej zamiennika) decyduje zarówno o wydatku sera, jego właściwościach reologicznych, jak i przede wszystkim o dynamice i kierunku proteolizy białek podczas etapu dojrzewania sera [Śmietana i in., 2006]. 

Mechaniczno-termiczna obróbka skrzepu ma na celu otrzymanie masy serowej o cechach typowych dla danego rodzaju sera i polega na krojeniu i mieszaniu otrzymanej gęstwy serowej w określonej temperaturze. Na tym etapie produkcji ma miejsce silny rozwój bakterii kwasu mlekowego, synteza enzymów aktywnych w późniejszym etapie dojrzewania sera, wzrost kwasowości oraz wytwarzanie związków smakowo-zapachowych, np. diacetylu. Intensywna fermentacja mlekowa trwa także podczas formowania serów i prowadzi do całkowitego przefermentowania laktozy. Kolejny etap produkcji – solenie, zapewnia nie tylko właściwy smak gotowego sera, ale także prawidłowo ukierunkowuje rozwój pożądanych drobnoustrojów, procesy enzymatyczne zachodzące w trakcie dojrzewania, jak również przyspiesza powstawanie skórki i spowalnia wzrost niepożądanej mikroflory [Świderski, 2010].

W procesie dojrzewania, trwającym od kilku tygodni (np. w przypadku mozzarelli) do kilkunastu miesięcy (jak przy produkcji np. parmezanu czy ementalera), wykształcają się cechy smakowo-zapachowe typowe dla danego rodzaju sera. Jego forma, waga i kształt wynika nie tylko z często wieloletniej tradycji, lecz głównie ma na celu zapewnienie sprzyjających warunków dojrzewania. Proces ten wyraża się głównie enzymatyczną degradacją białek i częściową lipolizą tłuszczu, będącą skutkiem aktywności enzymów bakterii pochodzących z zakwasu [Świderski, 2010]. Optymalną temperaturą dla kształtowania się smaku sera jest 12-15°C, natomiast w warunkach chłodniczych (6-7°C) synteza związków smakowo-zapachowych ustaje [Ziółkowski, 2011].  Wyższa temperatura (około 20°C) przyspiesza dojrzewanie i stymuluje rozwój bakterii produkujących gazy, co jest korzystne w przypadku fermentacji propionowej (mającej miejsce w tzw. „ciepłej dojrzewalni” podczas produkcji np. serów ementalskich), ale negatywne w przypadku bakterii fermentacji masłowej i bakterii z grupy coli aerogenes [Śmietana i in., 2006]. 

Związki tworzące smak i zapach serów podpuszczkowych dojrzewających

Za bukiet smakowo-zapachowy serów podpuszczkowych dojrzewających odpowiadają substancje należące do: związków lotnych, wolnych aminokwasów i niskocząsteczkowych peptydów, amin biogennych oraz wolnych kwasów tłuszczowych. 

W serach występuje bardzo wiele substancji lotnych, a jak dotąd zidentyfikowano ponad 600 z nich. Wśród nich wymienić należy grupy, takie jak: estry, aldehydy, ketony, alkohole, pirazyny, laktony, terpeny, furany, wolne kwasy tłuszczowe oraz związki azotowe, siarkowe czy fenolowe. Na uwagę zasługuje fakt, iż badania wykazały, że jedynie niewielki odsetek tych związków chemicznych bierze udział w kształtowaniu zapachu i smaku serów [Curioni i Bosset, 2002]. Wybrane związki lotne, charakterystyczne dla różnych rodzajów serów, przedstawiono w tabeli 1.

normalizacja2

Tabela 1. Związki lotne kształtujące zapach serów podpuszczkowych dojrzewających.

Źródła literaturowe: Cichosz, 1998; Curioni i Bosset, 2002; Lawlor i in., 2002; Rychlik i in., 1997; Thierry i in., 1999; Van Leuven i in., 2008; Warmke i in., 1996

Pochodzenie związków lotnych w serach jest dwojakie. Z jednej strony są to substancje naturalnie występujące w mleku, które nie podlegają dalszym przemianom. Należą do nich związki, które przedostały się do mleka w organizmie zwierzęcia i ich profil zależy głównie od jego sposobu odżywiania. Przykładowo udowodniono, że wyższe stężenie seskwiterpenów, terpenów i estrów jest typowe dla serów produkowanych z mleka krów wypasanych na górskich pastwiskach, a ta cecha pozwala je odróżnić od serów pochodzących z terenów nizinnych [Pillonel i in., 2003]. Wykazano również istotny wpływ kompozycji gatunkowej roślin rosnących na pastwiskach - sery uzyskane z mleka od krów wypasanych po południowej stronie wzgórza zawierały więcej aldehydów i ksylenów, natomiast po stronie północnej - terpenów [Buchin i in., 1999]. Drugą grupę stanowią związki powstające w trakcie obróbki mleka, powstałego skrzepu i w czasie dojrzewania sera [Pillonel i in., 2003]. 

Związki lotne w serach podpuszczkowych dojrzewających generują niezliczoną ilość zapachów. Niektóre aminokwasy w mieszaninie z różnymi związkami karbonylowymi formują wiele aromatów – przyjemnych, jak słodki, słodowy, kwiatowy i różany oraz nieprzyjemnych, jak zgniły, siarkowy czy kapuściany [Cichosz, 1998]. 

Na smak serów typu szwajcarskiego i holenderskiego w największym stopniu wpływa zawartość wolnych aminokwasów oraz niskocząsteczkowych peptydów. Substancje te powstają na skutek działania alkalicznej proteinazy mlekowej (plazminy), będącej enzymem rodzimym mleka, a także podpuszczki, proteinaz oraz peptydaz mezofilnych paciorkowców. Swój udział w produkcji tych związków mają również mezo- i termofilne pałeczki mlekowe oraz bakterie fermentacji propionowej [Cichosz, 1997b].

Typowy słodki smak serów tworzą prolina, alanina, glicyna, seryna i treonina. Z kolei metionina i lizyna formują tzw. smak „bulionowy” [Warmke i in., 1996]. Natomiast cystyna oraz hydrofobowe peptydy i niektóre aminokwasy wywołują smak gorzki. Powstawanie tzw. gorzkich peptydów jest najczęściej wynikiem działania plazminy, podpuszczki czy też proteinaz mezofilnych paciorkowców mlekowych [Cichosz, 1997b]. Za wady smaku niektórych serów, np. ementalskich, najprawdopodobniej odpowiadają metabolity wolnych aminokwasów - argininy i glutaminy. Są to odpowiednio kwas δ-amino-walerianowy oraz γ-amino-masłowy [Krause i in., 1997]. 

Wolne aminokwasy, na drodze dekarboksylacji, stają się źródłem amin biogennych [Redruello i in., 2013], jak również podlegają degradacji do wielu związków lotnych [Bütikofer i Fuchs, 1997], które spełniają istotną rolę w tworzeniu bukietu smakowo-zapachowego serów podpuszczkowych dojrzewających. Przykładowo seryna może być substratem dla kwasu octowego i propionowego, a cystyna, alanina i asparagina – dla kwasu kapronowego. Z kolei kwas masłowy, charakteryzujący się jełkim i mydlastym smakiem, może powstawać z treoniny, metioniny lub kwasu glutaminowego [Cichosz, 1997a].

Aminy biogenne występują w wielu produktach żywnościowych, m.in. w serach dojrzewających. W mleku pojawiają się na skutek reakcji enzymatycznych, natomiast w serze ich ilość wzrasta z powodu mikrobiologicznej dekarboksylacji wolnych aminokwasów [Silla Santos, 1996]. W czasie dojrzewania sera ma miejsce postępująca degradacja kazeiny. Skutkuje ona akumulacją wolnych aminokwasów, które następnie mogą stać się substratem dla bakteryjnych dekarboksylaz [Innocente i in., 2007]. Aminy biogenne stanowią niepożądany składnik żywności głównie ze względu na toksyczne oddziałanie na organizm człowieka. Dodatkowo niektóre z nich, takie jak putrescyna, spermina, spermidyna czy kadaweryna, negatywnie wpływają na bukiet smakowo-zapachowy serów [Krause i in., 1997; Wunderlichová i in., 2014].

Wiele czynników wpływa na formowanie się amin biogennych w serach dojrzewających. Są to przede wszystkim: zła jakość surowca, niehigieniczne warunki produkcji, zaawansowana proteoliza w czasie długiego okresu dojrzewania, stężenie soli, kwasowość czynna (pH) oraz przechowywanie w zbyt wysokiej temperaturze [Berthold i Nowosielska, 2008; Cieślik i Migdał, 2011]. Ponadto dodatek kultur startowych może wpływać zarówno na wzrost, jak i na spadek zawartości amin biogennych w tych produktach. Wykazano, że zastosowanie szczepów enterocyno- lub nizynotwórczych, hamujących rozwój heterofermentatywnych bakterii kwasu mlekowego, ogranicza formowanie amin biogennych podczas dojrzewania serów [Berthold i Nowosielska, 2008]. Stwierdzono również, że całkowita suma zawartości amin biogennych zależy od rodzaju, wieku i pochodzenia sera [Krause i in., 1997].

Pojawianie się wolnych kwasów tłuszczowych (WKT) w serach ma dwie przyczyny. Z jednej strony są one wytwarzane na drodze lipolizy tłuszczu, która jest powodowana przez działanie lipazy osocza oraz otoczek kuleczek tłuszczowych czy lipazy lipoproteinowej. Proces ten ma miejsce już w trakcie przygotowywania mleka kotłowego. Z drugiej strony, podczas obróbki skrzepu i dojrzewania sera, bakterie kwasu mlekowego pochodzące z kultury starterowej oraz te niewywodzące się z zakwasu (NSLAB – „non starter lactic acid bacteria”), jak również psychrotrofy produkują enzymy lipolityczne. Mimo, że ich aktywność jest ograniczona, to w produkcji serów długo dojrzewających ma bardzo istotne znaczenie dla kształtowania walorów smakowo-zapachowych. Szczególnie w przypadku serów wytwarzanych z mleka surowego [Cichosz, 1997a]. 

Wolne kwasy tłuszczowe stanowią niezmiernie istotny element bukietu smakowo-zapachowego serów. Dzieje się tak nie tylko ze względu na ich indywidualny wpływ na walory organoleptyczne tych produktów. Bardzo często wolne kwasy tłuszczowe są prekursorami innych związków chemicznych, takich jak: alkohole, metyloketony, laktony oraz estry [Curioni i Bosset, 2002].

W serach dojrzewających najczęściej występują wolne kwasy tłuszczowe od octowego (C2) do linolenowego (C18:3), natomiast największe znaczenie w kształtowaniu bukietu smakowo-zapachowego wykazują lotne wolne kwasy tłuszczowe od octowego do kaprylowego (C8). Ich podstawowym źródłem są wolne aminokwasy, które pochodzą z rozkładu kazeiny. Ponadto niektóre lotne WKT mogą podlegać dalszym przemianom. I tak np. kwas propionowy, charakteryzujący się słodkim smakiem i ostrym zapachem, powstaje z kwasu izomasłowego bądź z seryny [Cichosz, 1997a]. Lotne wolne kwasy tłuszczowe mogą być również syntetyzowane na drodze utleniania ketonów, estrów i aldehydów [Curioni i Bosset, 2002].

W serach typu holenderskiego, szwajcarskiego i cheddar produkty zmian lipolitycznych są odczuwane jako wada smaku, ale jedynie w serach młodych, ponieważ w dojrzałych nawet wysoka ilość wolnych kwasów tłuszczowych jest zdominowana przez produkty proteolizy białek i degradacji aminokwasów. Z kolei w serach typu włoskiego wysoka zawartość kwasu kapronowego i masłowego jest niezbędna do utworzenia w nich pożądanego ostrego i pikantnego smaku oraz zapachu [Cichosz, 1997a].

Zaburzenie równowagi między zawartością niektórych WKT może przyczyniać się do występowania wad smaku i zapachu serów podpuszczkowych dojrzewających. Przykładem mogą być sery cheddar, których walory smakowo-zapachowe zależą od stosunku ilości kwasu octowego do pozostałych WKT. Ponadto zbyt wysoka zawartość kwasu masłowego i wyższych kwasów tłuszczowych względem ilości kwasu octowego i propionowego jest przyczyną jełkości w serach typu szwajcarskiego [Cichosz, 1997a]. Z kolei kwasy propionowy i octowy, niezbędne dla formowania pożądanego smaku serów ementalskich, czasem mogą powodować niekorzystny ostry zapach [Curioni i Bosset, 2002], a obecność kwasu propionowego w serze tylżyckim jest dowodem nieprawidłowego dojrzewania. W serach edamskich, o stwierdzonych wadach smaku i zapachu, zaobserwowano zdecydowanie większą zawartość lotnych kwasów tłuszczowych, przy jednocześnie niskim poziomie kwasu linolowego i linolenowego [Cichosz, 1997a].

Podsumowanie

Bukiet smakowo-zapachowy serów podpuszczkowych dojrzewających jest kształtowany przez substancje należące do następujących grup: związki lotne, niskocząsteczkowe peptydy i wolne aminokwasy, aminy biogenne, a także wolne kwasy tłuszczowe. Profil substancji zapachowych i smakowych ukształtowany w gotowym produkcie zależy od wielu czynników. Gatunek i rasa zwierząt, ich stan zdrowia, okres laktacji oraz metoda żywienia, jak również procesy enzymatyczne mające miejsce w mleku, wywierają niezmiernie istotny wpływ na jego skład chemiczny i walory organoleptyczne. Ponadto parametry stosowane podczas przeprowadzania procesu technologicznego (m.in. zastosowana lub nie obróbka termiczna surowca, rodzaj dodanej kultury startowej czy dodatkowej, a także czas, wilgotność i temperatura dojrzewania) determinują zarówno kierunek, jak i tempo procesów fermentacyjnych, proteolitycznych czy lipolitycznych. Dodatkowo w serach o długim okresie dojrzewania nie bez znaczenia dla profilu substancji smakowo-zapachowych pozostaje też działalność bakterii niepochodzących z zakwasu i psychrotrofowych.

Agnieszka Pluta-Kubica

Literatura dostępna u autora.

Skomentuj

Upewnij się, że zostały wprowadzone wszystkie wymagane informacje oznaczone gwiazdką (*). Kod HTML jest niedozwolony.

Najlepsi dostawcy i producenci maszyn, przypraw, chemii przemysłowej i opakowań zamieszczają swoje reklamy na naszych łamach. Firma WOMAT zajmuje się również kompleksową obsługą medialną i reklamową podmiotów gospodarczych. Zapewniamy wykonanie zlecenia - od projektu do ostatecznej realizacji.

Newsletter

Najważniejsze informacje Cie nie ominą...

Nie spamujemy, też nie lubimy spamu....

Please publish modules in offcanvas position.