Сыры – это пищевые продукты, получаемые путем концентрирования и биотрансформации основных компонентов молока под воздействием энзимов, микроорганизмов и физико-химических факторов; производство сыров включает коагуляцию молока, отделение сырной массы от сыворотки, формование, прессование под действием внешних нагрузок или собственного веса, посолку, а употребление в пищу производится сразу после выработки (в свежем виде) или после созревания (выдержки) при определенной температуре и влажности в анаэробных или аэробных условиях.
Определение сыров включает четыре необходимых элемента их производства:
1. Молоко.
2. Молокосвертывающие и другие энзимы, вносимые в молоко или непосредственно в сырную массу.
3. Микроорганизмы.
4. Физико-химические воздействия на молоко и сырную массу.
Совокупность последних составляет технологию, а совокупность всех элементов – биотехнологию сыра.
Кратко охарактеризуем составные элементы производства сычужных сыров.
Молоко. Для выработки сыров используют коровье, козье, овечье, буйволиное молоко или смеси молока от разных животных. В древних источниках (Гиппократ, Аристотель) есть сообщения об использовании для производства сыра также кобыльего и ослиного молока.
Энзимы. Основополагающей операцией в производстве сычужных сыров является энзиматическое свертывание молока, в результате которого образуется сгусток, содержащий большую часть казеина и жира молока. Тысячелетиями для свертывания молока использовали сычужный энзим (химозин), образующийся в сычуге - четвертом отделе желудка молодняка млекопитающих молочного периода. В организме животных он выполняет ту же функцию, что и в сыроделии: свертывает молоко, что является началом его переваривания. Этот факт свидетельствует о том, что переработка молока при производстве сыра соответствует естественным процессам, протекающим при переваривании молока в организме.
Второй функцией энзимов в производстве сыров является участие в биотрансформации компонентов молока в соединения, формирующие органолептические показатели продукта.
В настоящее время, в связи с дефицитом сычужного энзима и его высокой стоимостью, широко используются другие энзимы, близкие по действию к сычужному: пепсины и энзимы, продуцируемые некоторыми микроорганизмами. Разработаны методы генной инженерии, позволяющие включать гены, осуществляющие синтез сычужного энзима, в геномы микроорганизмов и тем самым осуществлять синтез сычужного фермента микроорганизмами.
Коагуляция молока под действием сычужного энзима получила название «сычужное свертывание». Это название сохранено в настоящее время и для коагуляции молока другими энзимами, поскольку механизм их действия при свертывании молока принципиально не отличается от механизма действия сычужного энзима. В принципе любой протеолитический энзим может коагулировать молоко, но если по способу действия он сильно отличается от сычужного, то при его использовании в сыроделии снижается выход и ухудшаются органолептические показатели продукта. По этой причине крайне ограничено использование молокосвертывающих энзимов растительного происхождения. Растительные энзимы используются для выработки сыров в некоторых африканских странах, в Европе только португальский сыр Сиера вырабатывают с энзимами растительного происхождения.
Кроме молокосвертывающих энзимов, в производстве некоторых сыров применяют липазы и протеазы для ускорения формирования и усиления выраженности сырного вкуса и аромата. Определенную роль в производстве сыров, особенно крупных, играют природные энзимы молока, в частности плазмин.
Микроорганизмы. Микрофлору сыра можно подразделить на необходимую для их производства и постороннюю. В производстве любого сычужного сыра применяют молочнокислые бактерии. Они играют главную роль в
биотрансформации компонентов молока в вещества, формирующие органолептические показатели сыров, создают условия, подавляющие или ингибирующие размножение в молоке и сырах посторонней микрофлоры. В производстве кисломолочных сыров молочнокислые бактерии выполняют также функцию свертывания молока за счет образования органических кислот.
Кроме молочнокислых бактерий, в производстве отдельных групп сыров принимают участие пропионовокислые бактерии, плесневые грибы, ассоциация аэробных микроорганизмов, получивших название «сырная слизь». Все эти микроорганизмы являются необходимой микрофлорой.
Под вредной микрофлорой понимаются микроорганизмы, попадающие в сыр помимо воли сыроделов и ухудшающие органолептические показатели или показатели безопасности сыров. Микроорганизмы, ухудшающие органолептические показатели, принято называть технически вредной микрофлорой, снижающие показатели безопасности – патогенными микроорганизмами.
Препараты молочнокислых бактерий для производства сыра называют «заквасками» (в толковом словаре Даля приводится термин «сквасье»,сейчас вышедший из употребления).
Технология. Основные технологические операции производства сычужных сыров представлены в таблице 1.
В производстве отдельных групп сыров используются не все указанные в таблице операции. Основные технологические схемы производства разных видов сыров представлены в соответствующих технологических инструкциях и будут разобраны в дальнейшем.
Таблица 1
Основные стадии производства сычужных сыров
| Стадии производства | Назначение технологической операции |
| 1. Получение молока 1.1. Очистка от примесей 1.2. Охлаждение 1.3. Резервирование 1.4. Транспортировка | Освобождение от механических загрязнений Предотвращение размножения бактерий Накопление партий для транспортировки на завод, обеспечение поточности производства Доставка молока на заводы |
| 2. Подготовка молока 2.1. Созревание 2.2. Нормализация 2.3. Очистка молока от патогенной и технически вредной микрофлоры (пастеризация, бактофугирование и др.) | Подготовка молока как субстрата для молоко-свертывающих энзимов и среды для размножения молочнокислых бактерий Обеспечение рационального использования казеина и молочного жира, а также стандартного их содержания в готовом продукте Предотвращение микробиологической порчи и желудочно-кишечных заболеваний, вызванных потреблением некачественных продуктов |
Окончание табл. 1
| 2.4. Внесение хлорида кальция 2.5. Внесение селитры 2.6. Приготовление и внесение заквасок и бакпрепаратов | Улучшение сычужной свертываемости Ингибирование развития в сырах энтеробактерий и маслянокислых бактерий Формирование органолептических показателей сыра и ингибирование развития вредной микрофлоры |
| 3. Свертывание молока | Концентрирование казеина и молочного жира |
| 4. Постановка и обработка зерна | Удаление сыворотки из сгустка, накопление биомассы лактобактерий, сбраживание лактозы |
| 5. Формование | Придание сырной массе формы и размеров |
| 6. Прессование | Удаление остатков сыворотки, замыкание поверхности головки сыра |
| 7. Посолка | Формирование органолептических показателей, регулирование микробиологических и биохимических процессов |
| 8. Подготовка к нанесению покрытий и созреванию | Мойка, обсушка, наведение корки, обработка фунгицидными препаратами |
| 9. Покрытие сплавами, латексами, упаковка в пленки | Создание анаэробных условий для подавления роста вредной микрофлоры на поверхности сыра |
| 10. Созревание сыра | Формирование органолептических показателей |
| 11. Упаковка головок | Предотвращение загрязнения и деформации |
ИЗ ИСТОРИИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАЗВИТИЯ СЫРОДЕЛИЯ
Человек приручил домашних животных за 8-10 тысяч лет до Рождества Христова. Одной из целей приручения было получение постоянного источника молока. Издревле люди считали молоко носителем жизни, а коровы у многих народностей считались священными животными.
Однако молоко обладает большим недостатком: его нельзя хранить длительное время в натуральном виде, поскольку оно быстро портится в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Быстрее всего в молоке развиваются молочнокислые бактерии, использующие в качестве источника энергии лактозу. В молочнокислых бактериях человек приобрел союзника, так как они, не снижая питательной ценности молока, придают ему хорошие органолептические и диетические свойства и стойкость при хранении.
Кислотный сгусток в процессе разрезки, перемешивания, нагревания, прессования или самопрессования выделяет сыворотку, в результате получается сгусток, который не только более стоек в хранении, но и содержит больше сухих веществ, что было немаловажно для кочующих племен. Такой сгусток мы называем творогом, и, очевидно, он и явился прародителем сыра. Во многих странах до настоящего времени творог отнесен к отдельной группе сыров.
К открытию сычужного свертывания молока, по-видимому, привела практика хранения и транспортировки его в мешках, изготовленных из желудков млекопитающих, на стенках которых могли оставаться химозин или пепсин. Люди не могли не заметить, что в таких мешках молоко свертывается, не будучи кислым. С этого наблюдения и началась история сыроделия.
Таким образом, сыроделие, скорее всего, возникло как способ консервирования молока, а в настоящее время сыры превратились в ценнейшие продукты питания.
Более низкая кислотность сычужных сыров по сравнению с кисломолочными приводит к снижению их стойкости в хранении при комнатных температурах, поэтому для их хранения с древних времен использовали пещеры и подвалы со специальным температурно-влажностным режимом (сейчас для этой цели используют специально построенные сырохранилища).
Альтернативой низких температур могла быть интенсивная посолка сыров, в жарких странах для предупреждения порчи сыров их хранили в концентрированном растворе поваренной соли (рассоле). Такие сыры принято называть рассольными.
В некоторых странах сыры для увеличения сроков их хранения подсушивали на солнце, а позднее научились коптить, что еще и придавало сырам специфические вкусовые качества.
Предполагают, что сыроделие возникло около 8000 лет назад в Месопотамии, на территории между Тигром и Евфратом, затем распространилось на Средний Восток, Египет, Грецию, Рим.
Сыры неоднократно упоминаются в Ветхом Завете, классической греческой литературе (Гомер, Геродот, Аристотель). Они входили в рацион римских легионеров, гладиаторов, их жертвовали богам на горе Олимп. В Иерусалиме был стадион, расположенный в долине, которая с древних времен называлась Долиной сыроделов.
Древнеримскими авторами (Колумелла, Плиний) описаны некоторые методы производства сыров. Комментируя их технологии, можно сказать, что они отличаются от современной техникой, деталями, но не принципами.
Завоевания Римской империей соседних территорий сопровождалось распространением сыроделия, после падения империи этому способствовала миграция населения, походы крестоносцев. Большой вклад в развитие сыроделия внесли монастыри, феодальные поместья, семейное ремесло в крестьянских хозяйствах. Производители старались дать сырам собственные названия, чем объясняется большое количество названий, принадлежащих фактически одному и тому же сыру.
Натуральный характер сыроделие носило до середины XIX века. Рост городского населения породил спрос на сыры, для удовлетворения которого началось их промышленное производство (1860-1880 гг.), хотя первая кооперативная сыродельная фабрика открыта примерно в 1380 г. в Волаберге на Балканах. Вскоре промышленное производство стало доминировать и выработка сыров начала быстро расти.
Параллельно с количественными происходили и качественные изменения в сыроделии. Этому способствовало открытие микроорганизмов и их роли в природе и пищевом производстве. С 1890-1900 гг. для выработки сыров начали применять чистые культуры молочнокислых бактерий и пастеризацию молока, контролировать выработку сыров по титруемой кислотности, проводить созревание в регулируемых температурных условиях. В 1904 г. появились плавленые сыры. В 1930 г. в Новой Зеландии открыли бактериофаги, до сих пор являющиеся главной проблемой сыроделия.
Сыроделие в настоящее время переживает период бурного развития. Наибольший прогресс достигнут в технике производства сыра, управлении технологическими, микробиологическими и биохимическими процессами. Наряду с традиционными появилась принципиально новая технология, основанная на концентрировании молока методом ультрафильтрации. Происходит переход к использованию более активных штаммов микроорганизмов, полученных методами селекции. Сыроделие из искусства, которым оно было на протяжении тысячелетий, постепенно превращается в науку.
На территории бывшего СССР сыроделие, скорее всего, появилось на Кавказе. В некоторых горных районах до сих пор вырабатывают в домашних условиях сыры с использованием мешков из шкур животных. Первый маслодельно-сыродельный завод в Азербайджане открыт в 1843 г. в г. Нуха.
Первая сыроварня по производству сычужных сыров в России открыта в 1795 г. в селе Лотошино Тверской губернии, в имении князя Мещерского. На сыроварне вырабатывали швейцарский сыр. К 1866 г. в Европейской части России насчитывалось уже 72 помещичьих сыроварни. В основном на них вырабатывали сыры для употребления в самом хозяйстве.
Крестьянское артельное сыроделие в России начало развиваться по инициативе Николая Васильевича Верещагина, революционера-народника, брата знаменитого художника, уроженца г. Череповца. Верещагин полагал, что поставка сыров в промышленные центры значительно улучшит экономическое положение крестьянства. Артельные сыроварни вырабатывали сыры на продажу, поэтому их открытие знаменует в России начало промышленного сыроделия.
Первая артельная сыроварня открыта в селе Отроковичи Тверской губернии в 1866 г., мастерами в этой сыроварне были сам Верещагин и его жена. Через год уже насчитывалось 18 артельных сыроварен. В 1870 г. Верещагиным в Петербурге была организована первая мастерская по изготовлению молочного оборудования. Таким образом, промышленное сыроделие в России возникло в тот же период, что и сыродельные фабрики в Европе и Америке.
Для подготовки отечественных мастеров по сыроделию в 1871 г. в селе Едимоново Тверской губернии Верещагин с помощью Д.И. Менделеева открыл первую школу молочного хозяйства, при которой действовала собственная сыроварня. Здесь вырабатывали сыры, которые продавались не только в России, но и за рубежом.
Выдающуюся роль в развитии молочного дела сыграл Калантар Аветис Айрапетович, который в 1882 г. стал по просьбе Верещагина руководителем Едимоновской школы и преподавателем теоретических дисциплин. Вместе они при школе организовали первую молочно-хозяйственную лабораторию, позднее реорганизованную в опытную станцию для научных исследований в области молочного дела.
К первой половине 20-х годов XX века в России действовало около 6500 кустарных маслодельных и сыродельных заводов, на Урале и в Сибири были построены 10 механизированных заводов.
Главной заслугой Калантара было открытие в России первого учебного заведения для подготовки кадров высшей квалификации – Вологодского молочно-хозяйственного института (ныне Вологодская государственная молочно-хозяйственная академия им. Верещагина). Кроме учебных кафедр, в состав института входило 6 опытных станций (биохимическая, бактериологическая, техники переработки молока, испытания машин, зоотехническая и кормодобывания), молочный завод, учебное хозяйство на площади 550 гектаров, постоянно действующие курсы.
Первой в России научной работой по сыроделию была диссертация П.А. Ильенкова «Рассуждения о химическом процессе приготовления сыров» (1845 г.). В 1883 г. защитил диссертацию на тему «Микроскопические исследования молока» Калантар, он же в 1903 г. издал первое практическое пособие по производству сыра «Общедоступное руководство по молочному делу». Большой вклад в развитие сыроделия внес профессор А.А. Попов, написавший популярное руководство «Сыроделие».
В 1890 г. при существующих бактериологических лабораториях были открыты молочно-хозяйственные опытные лаборатории в Петербурге, Москве, Тарту (Юрьеве). В 1902 г. такие лаборатории действовали в Томске, Кургане, Омске, Канске, Барнауле. В том же 1902 г. начал издаваться журнал «Молочное хозяйство».
В начале века большие исследования в области молочного хозяйства велись в Московской бактериолого-агрономической станции (С.А. Северин, А.Ф. Войткевич, Л.Г. Будинов, С.А. Королев). С 1914 г. центром научных исследований по молочному делу стал Вологодский молочно-хозяйственный институт (С.А. Королев, Г.С. Инихов, Я.С. Зайковский). Питомцами ВМХИ являются В.М. Богданов, В.Н. Алексеев, А.П. Белоусов, Д.А. Граников, А.В. Гудков, З.Х. Диланян, Г.В. Доильницын, И.И. Климовский, А.М. Николаев, Л.А. Остроумов, Р. Раманаускас, А.А. Розанов, А.И. Чеботарев и многие другие известные ученые.
С начала образования Международной молочной федерации (1903 г.) российские ученые активно включились в ее работу, участвуют во всех Международных молочных конгрессах, публикуют свои работы в иностранных журналах.
В 1936 г. в Угличе была создана центральная научно-исследовательская лаборатория (ЦНИИЛС), преобразованная во Всесоюзный научно-исследова-тельский институт маслодельной и сыродельной промышленности (ВНИИМС), который вместе с созданными филиалами в Барнауле, Каунасе и Ставрополе стал крупным научно-экспериментальным центром мирового уровня.
ВНИИМС стал центром подготовки научных кадров для сыроделия и маслоделия. Большую роль в подготовке научных кадров сыграл Ереванский зооветеринарный институт, в котором плодотворно работала школа профессора З.Х. Диланяна. В Московском технологическом институте мясо-молочной промышленности под руководством профессора Граникова Дмитрия Анатольевича воспитана целая плеяда талантливых ученых-сыроделов (А.М. Шалыгина, Лимантов, З.С. Соколова, Г.Н. Крусь). В Вологодском молочном институте подготовкой научных кадров в послевоенный период руководили профессора А.И. Чеботарев и Сливко.
Производственную базу сыроделия в России длительный период составляли полукустарные предприятия. И только к 60-м годам ХХ века стали возводиться более крупные предприятия, оснащенные импортным оборудованием. Сыр постепенно из деликатесного продукта стал превращаться в продукт массового потребления. Центрами промышленного сыроделия в России стали Краснодарский, Ставропольский и Алтайский края, Ярославская, Костромская, Тверская области.