Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav technologie potravin. Problematika výroby plísňových sýrů Bakalářská práce

Transkript

1 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav technologie potravin Problematika výroby plísňových sýrů Bakalářská práce Brno 2008 Vedoucí práce: Ing. Táňa Lužová Vypracovala: Markéta Šebelová

2 ZADÁNÍ

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Problematika výroby plísňových sýrů vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MZLU v Brně. dne. podpis

4 Poděkování Děkuji paní Ing. Táně Lužové za odborné vedení a cenné rady, které mi poskytovala během zpracování mé bakalářské práce a také za čas, věnovaný konzultacím.

5 ANNOTATION I elaborated my bachelor work at the theme called Problems of blue cheese producing. Cheese is milk product produced by milk renneting by force of rennets and whey ripening. We know more than cheese varieties different forms and tastes. Probably first cheeses set in Iraq 8000 years ago. Blue cheese is a general classification of cow s milk, sheep s milk or goat s milk. They have characteristic features in addition of cultured moulds Penicillium camemberti and Penicillium roqueforti, so that the final product is spotted or veined throught with blue or blue-green mould. Lots of these are registered trade marks. Consumption of milk and milk products in Czech Republic grows from It was 232,4 kg per year and person in ABSTRAKT Tato bakalářská práce je vypracována na téma Problematika výroby plísňových sýru. Jejím obsahem je zpracování mléka, jeho základní vlastnosti, požadavky na mléko pro další zpracování na výrobu sýrů, sled jednotlivých událostí při tepelné úpravě mléka a jeho dalšího zpracování ke konečnému produktu plísňovému sýru. Sýr je výrobek produkovaný srážením mléka za použití syřidel a zrání sýřeniny. Nyní je známo více jak druhů různých tvarů a chutí. Historie sahá přibližně do doby před 8000 lety. Plísňové sýry jsou charakteristické přídavkem kulturních plísní Penicillium roqueforti a Penicillium camemberti. Finální produkt je buď porostlý bílou plísní nebo plíseň je prorostlá těstem ve formě zelených nebo modrozelených žilek. Většina těchto sýrů je chráněna registrovanou obchodní značkou.

6 1. ÚVOD 7 2. CÍL PRÁCE 9 3. LITERÁRNÍ PŘEHLED Základní fyzikální a chemické vlastnosti mléka Technologické vlastnosti mléka Definice podle Codex alimentarius Technologie výroby sýrů Požadavky na mléko pro výrobu sýrů Tepelná úprava mléka pro výrobu sýrů Čisté mlékařské kultury pro výrobu sýrů Klasifikace bakterií mléčného kvašení a jejich vlastnosti Srážení Syřidla Zpracování sýřeniny Formování a lisování sýrů Solení sýrů Zrání sýrů Balení a uchovávání sýrů Plísňové sýry Plísně používané pro výrobu sýrů Dělení plísňových sýrů Sýry zrající působením plísní v těstě Sýry s plísní na povrchu Sýry s kombinovanou plísní ZÁVĚR POUŽITÁ LITERATURA 40

7 Seznam tabulek Tab. 1 Označení sýrů Tab. 2 Označování složky mléčného tuku Tab. 3 Rody bakterií mléčného kvašení, jejich fermentační typ a produkty Tab. 4 Stereospecifita a jiné vlastnosti bakterií mléčného kvašení Tab. 5 I. skupina obligátně homofermentativní laktobacily Tab. 6 II. skupina fakultativně heterofermentativní laktobacily Tab. 7 III. skupina obligátně heterofermentativní laktobacily

8 1. ÚVOD Sýr je obecné označení pro skupinu fermentovaných mléčných výrobků, produkovaných po celém světě. Existuje více než variant sýrů různých tvarů a chutí. Předpokládá se, že předchůdci sýrů vznikaly mezi Tigrisem a Eufratem v Iráku přibližně před 8000 lety. Tzv. zemědělská revoluce souvisela též s domestikací rostlin a zvířat. Člověk brzy objevil nutriční hodnotu mléka produkovaného ochočenými zvířaty. Naneštěstí je mléko také bohatý zdroj bakterií kontaminujících mléko, některé druhy využívají mléčný cukr, laktosu, jako zdroj energie a produkují kyselinu mléčnou jako vedlejší produkt (FOX et al., 1993) První fermentované potraviny byly vyprodukovány nahodilou kombinací událostí, schopností skupiny bakterií (nyní známých jako bakterie mléčného kvašení) růst v mléce a produkovat dost kyseliny ke snížení ph mléka na izoelektrický bod kaseinu, na kterém se bílkovina sráží, aniž by byly pro tento účel upraveny. Světová produkce sýrů byla přibližně 12,5 milionů tun v roce 1988, a za posledních 20 let vzrůstala každoročně přibližně o 4%. Evropa s produkcí 6 milionů tun za rok je daleko největší produkční blok. Přičemž produkce Severní Ameriky je srovnatelná s produkcí evropskou. Ve státech, kde bylo možné statistické zkoumání, spotřeba různých druhů sýrů od roku Zatímco domácí výroba sýrů je celosvětovou záležitostí, její původ je u evropských emigrantů, kteří tuto záležitost zpopularizovali. S několika vyjímkami kromě Egypta se sýr netěší velké oblibě v Asii, Africe a Latinské Americe, kde je výživa založena mnohem více na rostlinné než na živočišné stravě. Nicméně je sýr v různých formách produkován ve většině zemí po celém světě.

9 Graf 1 Spotřeba mléka a mléčných výrobků v hodnotě mléka (bez másla) v letech (

10 2. CÍL PRÁCE Prostudovat odbornou literaturu týkající se mléka a mléčných výrobků. Vypracovat bakalářskou práci na téma Problematika výroby plísňových sýrů. Zjistit technologické, chemické a fyzikální požadavky na mléko pro výrobu plísňových sýrů. Zaměřit se na výrobu plísňových sýrů (přidávání čistých mlékařských kultur, sýření, zpracování sýřeniny, formování a lisování, solení, zrání a balení sýrů). Charakterizovat jednotlivé druhy plísňových sýrů a plísně využívané pro jejich produkci.

11 3. LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Základní fyzikální a chemické vlastnosti mléka Specifická hmotnost Specifická hmotnost směsného syrového mléka se v podmínkách ČR pohybuje v rozpětí 1,028 až 1,032 g.cm -3. Výsledná hodnota je závislá na obsahu základních složek mléka a to bílkovin, laktosy, tuku a minerálních látek. Zvýšený obsah tuku v mléce hmotnost snižuje, bílkoviny, laktosa a minerální látky hmotnost zvyšují. Bod mrznutí Bod mrznutí je důležitá fyzikální vlastnost mléka, používaná v současné době k rychlému posouzení technologické neporušenosti směsného syrového mléka. Tato vlastnost je relativně konstantní (-0,54 až 0,57 C) a souvisí se stálostí osmotického tlaku. Pro nakupované směsné mléko byla stanovena mezní hodnota bodu mrznutí mléka <-0,520 C v rámci EU. Kyselost U mléka a mléčných výrobků se kyselost vyjadřuje jednak titrační kyselostí a jednak aktivní kyselostí, tj. koncentrací H + iontů. Titrační kyselost udává spotřebu roztoku NaOH o c=0,25 mol.l -1 potřebného k neutralizace kysele reagujících látek ve 100 ml vzorku na indikátor fenolftalein. Titrační kyselost čerstvého směsného mléka od zdravých dojnic se pohybuje kolem 7. Podle ČSN se u nás považuje za normální mléko o titrační kyselosti v rozmezí 6,2 7,8. Aktivní kyselost čerstvě nadojeného mléka se pohybuje v intervalu hodnot ph 6,4 6,8. Mléko má jako každá fyziologická tekutina tlumivou = pufrační schopnost. Tato schopnost se vysvětluje přítomností bílkovin, fosfátů a citrátů. Nezachytíme proto první stadium rozkladu laktosy jako změnu ph, i když se již vytvořilo určité množství kyseliny mléčné. Proto u mléka je vhodnějším měřítkem kvality stanovení jeho titrační kyselosti (GAJDŮŠEK, 2003).

12 3.2 Technologické vlastnosti mléka Nejvýznamnějšími technologickými vlastnosti mléka jsou kysací schopnost, syřitelnost a tepelná stabilita. U čerstvě nadojeného mléka jsou již tyto vlastnosti dány a závisejí na celé řadě faktorů, souvisejících s individualitou dojnice, plemenem, dědičným založením, pořadím a stadiem laktace, roční dobou a v největší míře s podmínkami výživy a krmení a zdravotním stavem dojnice. U skladovaného mléka mohou působit ještě další faktory, které mohou technologické vlastnosti zlepšit nebo zhoršit. Tyto faktory souvisejí jednak se změnami ve složení mléka v důsledku rozvoje a biochemické činnosti kontaminující mikroflóry a jednak s fyzikálně chemickými změnami, způsobenými skladováním mléka při nízké teplotě. V některých případech může být zhoršení technologické vlastnosti způsobeno i kontaminací mléka cizorodými látkami. Kysací schopnost Většina mikroorganismů se vyznačuje mimořádnou přizpůsobivostí na vnější podmínky, bakterie mléčného kvašení jsou však na vnější podmínky vysoce citlivé. Proto hraje tak důležitou roli jakost a složení mléka jako živného prostředí. Kysací schopnost je rozhodujícím kritériem zda v mléce bude zajištěn dobrý růst přidaných čistých mlékařských kultur, potřebných pro zdárný průběh všech mikrobiologických procesů. Mléko musí obsahovat všechny potřebné složky (sacharidy, mléčný tuk, vitaminy, aminokyseliny) pro rozvoj přidaných kultur a nesmí obsahovat žádné inhibiční látky, které tento rozvoj potlačují. V syrovém mléce jsou přítomny přirozené obranné látky, které inhibují i růst bakterií mléčného kvašení. Kromě specifických faktorů imunity mléčné žlázy působí i další nespecifické antimikrobiální látky jako lysozym, laktoferin, transferin atd. V normálním mléce jsou obsaženy v nepatrném množství a inhibičně působí jen krátkou chvíli asi 2 až 3 hodiny. Hygiena získávání a ošetřování mléka, teplota a doba jeho skladování rozhodují o růstu a zastoupení mikroorganismů. Při spotřebovávání volných aminokyselin, jednoduchých peptidů, případně vitaminů se může výrazně zhoršit prokvašování mléka. Bez ohledu na mikrobiologickou kvalitu mléka však dochází vlivem chlazení k fyzikálně chemickým změnám, rozpadu kaseinových micel, zmenšení jejich stupně hydratace, ke změnám v rovnováze jednotlivých forem minerálních látek a ke

13 zvyšování ph. V důsledku těchto změn dochází i ke zhoršování růstu většiny bakterií mléčného kvašení. Znamená to, že i mléko bez prokázaných inhibičních látek nemusí být pro bakterie mléčného kvašení vhodným prostředím. Proto mléko na výrobu fermentovaných mléčných výrobků, tvarohů a sýrů musí vykazovat výbornou kysací schopnost. K jejímu vyjádření se používá technologický test stanovení kysací aktivity, který zjišťuje, zda je mléko z hlediska svého složení vhodným médiem pro růst a rozmnožování mléčných kultur. Ke zjišťování kvasné aktivity mléka jako substrátu se používá jogurtová kultura, která je na vnější vlivy z běžných mléčných kultur nejcitlivější. Mléko se zahřívá na 85 C, případně výše, aby se vyloučil případný vliv přirozených inhibičních látek. Aktivita kultury se stanovuje podle titrační kyselosti, dosažené po stanovené době inkubace (GAJDŮŠEK, 2000). 3.3 Definice podle Codex alimentarius Sýr je zrající nebo nezrající měkký, polotvrdý, tvrdý nebo extra tvrdý produkt, který smí být balen a ve kterém poměr syrovátkový protein/kasein nepřekračuje hodnoty mléka, získaný: a) zcela nebo částečně srážením proteinů mléka, odstředěného mléka, částečně odstředěného mléka, smetany, syrovátkové smetany nebo podmáslí nebo jakoukoli kombinací těchto materiálů, prošlých procesem sýření nebo použitím jiných vhodných srážecích činidel a částečně zbaven vody za respektování principů výroby sýrů. Následkem toho obsah proteinu v sýru bude zřetelně vyšší než hladina proteinu než ve směsi mléčných materiálů, ze kterých je sýr vyráběn a/nebo b) procesem zahrnujícím srážení bílkovin mléka a/nebo produktů získaných z mléka, které dávají konečný produkt se stejnými fyzikálními, chemickými a organoleptickými charakteristikami jako produkt definovaný v bodě a). Zralý sýr je sýr, který není připravený pro konzumaci krátce po výrobě, ale musí být uchováván po takovou dobu, v teplotě a v ostatních podmínkách, aby výsledek nezbytných biochemických a fyzikálních změn charakterizoval příslušný sýr.

14 Tvarovaný zrající sýr je zrající sýr, ve kterém je zrání dokonáno primárně při charakteristickém tvarování po celém vnitřku a/nebo na povrchu sýru. Nezrající sýr zahrnující čerstvý sýr je sýr, který je vhodný pro konzumaci krátce po výrobě. Esenciální složky a faktory kvality 1. syrové materiály mléko a/nebo produkty získané z mléka 2. povolené složky - startovací kultury nezávadných bakterií, které tvoří kyselinu mléčnou a/nebo bakterií vytvářejících chuť nebo ostatní nezávadné mikroorganismy - bezpečné a vhodné enzymy - chlorid sodný - pitná voda Tab. 1 Označení sýrů Označení sýrů Podle obsahu vody v sušině: Podle základního zrání: % vody v tukuprosté sušině označení < 51 Velmi tvrdý Zrající Tvrdý Zrající s plísní Tuhý / polotvrdý Nezrající / čerstvý > 67 Měkký V solném nálevu Tab. 2 Označování složky mléčného tuku Vysokotučný - obsah tuku v sušině 60% Plnotučný - obsah tuku v sušině 45% až 60% Středně tučný - obsah tuku v sušině 25% až 45% Částečně odstředěný - obsah tuku v sušině 10% až 25% Netučný - obsah tuku v sušině < 10% (CODEX ALIMENTARIUS, 2006).

15 3.4 Technologie výroby sýrů Mléko a mléčné výrobky jsou součástí výživy člověka již od domestikace zvířat. Záhy bylo kyselé mléko zpracováno na tvaroh, později na kyselé sýry, vyráběno máslo. Zpracování mléka na mléčné výrobky bylo velmi dlouho založeno pouze na empirii. Ke zprůmyslnění výroby přispěly nové vědecké a technické poznatky. V oblasti chemie a biologie Pasteurovy objevy, které daly základy pasterace a sterilaci mléka, rozvoji mikrobiologie, dále použití čistých kultur atd. (GAJDŮŠEK, 2000). Sýry jsou různorodá skupina denně konzumovaných produktů. O tento obor je velký zájem. Skupina sýrů patří mezi velice biologicky a biochemicky dynamické a nestabilní potraviny. Během výroby a zrání produkce sýrů představuje čistě složenou sérii po sobě jdoucích a kontaminujících biochemických událostí. Pokud jsou tyto události synchronizované a vyvážené, vedou k vývoji vysoce žádoucích aromat a chutí sýrů. Pokud jsou nevyvážené, výsledkem je nepříjemně páchnoucí a nepoživatelný sýr. Žádné dvě várky stejného druhu, ani dva stejné druhy sýrů, nejsou identické (FOX et al., 1993). Dalším důležitým rámcem je obsáhlý rozsah vědeckých disciplín: studium výroby a zrání zahrnuje chemii a biochemii mléčných složek, frakce a chemickou charakteristiku sýrů, mikrobiologii, enzymologii, molekulární genetiku, senzoriku, rheologii a chemické inženýrství (GAJDŮŠEK, 2000). Některé druhy měkkých sýrů jsou konzumovány čerstvé, tj. bez zrání. U velké většiny ostatních měkkých sýrů dochází ještě ke zrání. mléko zpra cov ání čerstvá sýřenina zrání zralý sýr Výrobní fáze je popsaná jako operace provedené během prvních 24 hodin, ačkoliv některé operace, např. solení a dehydratace, zrání přesahují do další, delší části. Přestože výrobní procesy pro jednotlivé druhy se liší jen v detailech, základní kroky jsou společné pro většinu variant; jsou to: okyselování, srážení, dehydratace (řezání sraženiny, dohřívání, míchání, lisování, solení a ostatní operace, které podporují synerezi), tvarování, (formování a lisování) a solení. Výroba sýrů je dehydratační proces. Stupeň hydratace je řízen rozsahem a kombinací pěti hlavních operací (přídavek čistých mlékařských kultur, srážení, dehydratace, tvarování, solení) v závislosti na chemickém složení mléka. Úroveň

16 vlhkosti a soli, ph a sýrové mikroflóry je regulována a kontrolována biochemickými změnami, které probíhají během zrání a odtud vyplývá chuť, aroma a textura konečného produktu. Zrací fáze je období, ve kterém se vyvíjí charakteristická chuť a textura každé variety sýru zvlášť (FOX et al., 1993) Požadavky na mléko pro výrobu sýrů Mléko pro výrobu sýrů musí odpovídat požadavkům normy 287/1999 Sb. (LUKÁŠOVÁ et al., 2001). Výroba sýrů počíná výběrem mléka o vysoké mikrobiologické a technologické kvalitě. O důležitost mikrobiální kvality nemůže být pochyb. Postačí říct, že může být použito mléko nejvyšší kvality. Velká pozornost musí být kladena na minimální přítomnost bakterií Clostridium tyrobutyricum v mléce, které vyvolávají pozdní duření sýrů. Samozřejmě mléko pro výrobu sýrů musí být prosté inhibičních látek (FOX et al., 1993). Po mikrobiální stránce je vhodná hodnota celkového počtu mikroorganismů od až v 1 ml s převahou kyselinotvorných bakterií, malá množství koliformních bakterií a co nejmenší počet sporotvorných bakterií (LUKÁŠOVÁ et al., 2001). V moderní komerční praxi, je mléko zchlazeno na 4 C ihned po nadojení a smí být v této teplotě drženo několik dní buď v zemědělské výrobě nebo v mlékárně (FOX et al., 1993). Syřitelnost mléka se porušuje také chlazením mléka na teploty nižší než 2 C, protože dochází k částečné rozpustnosti beta-kaseinu a tím destabilizace micelární struktury (LUKÁŠOVÁ et al., 2001). Stranou od vývoje psychrotrofní mikroflóry, skladování v chladu vyvolávají fyzikálně chemické změny (např. posunutí rovnováhy v kalcium fosfátu a disociace některých micelárních kaseinů), které mají nežádoucí efekt na sýrotvornou složku mléka a tím se snižuje výtěžnost (FOX et al., 1993) Tepelná úprava mléka pro výrobu sýrů Pasterizace mléka minimalizuje riziko alimentární otravy a výskyt patogenních organismů. Zahřívání (termizace) za teploty 65 C po dobu 15 sekund je ihned po příjezdu do mlékárny standardní postup ve většině zemí (FOX et al., 1993). V ČR není legislativou dovoleno vyrábět sýry z nepasterovaného mléka, proto se používá šetrná pasterace při 71 až 74 C po dobu sekund za přídavku chloridu

17 vápenatého (E 509). Ze zdravotního hlediska je vhodné použít teplotu 71 C po dobu 15 s, při čemž se ničí bakterie Mycobacterium tuberculosis. S vyšší teplotou se mění chuť i vůně mléka. Pokud dodržíme teplotu, chemické a fyzikální změny jsou minimální. Není vhodné používat vyšší teploty, protože dochází k denaturaci syrovátkových bílkovin (ŠUSTOVÁ, 2006). Chlorid vápenatý se přidává proto, aby vyrovnal přirozenou rovnováhu mezi vápníkem a bílkovinou ( 2008). CaCl 2 váže vápenaté ionty, které mají přejít do sýřeniny. Díky pasteraci se vápenaté vazby poškodí a vápník se vyplaví do syrovátky, což je nežádoucí. Přidáním chloridu se zvyšuje i výtěžnost produktu o 2 až 4% a sýřenina je kompaktnější a kvalitnější. Do kravského mléka se přidává přibližně 20 až 40 gramů na 100 litrů mléka Čisté mlékařské kultury pro výrobu sýrů Jednou ze základních operací při výrobě většiny, ne li všech druhů sýrů je vzestupné okyselování během celého výrobního procesu, tj. až do 24 hodin, a pro některé sýry také během prvních fází zrání. Okyselování je normálně prováděno předem připravenou kyselinou nebo okyselovačem (obvykle kyselinou mléčnou nebo glukonodelta-laktonem GDL). Až relativně nedávno bylo objeveno, že původní mikroflóra napomáhá produkci kyseliny. Okyselování funguje jako alternativa mléčného kvašení, vede k rychlejšímu a spolehlivějšímu poklesu ph na požadovanou hodnotu, a to před aplikací syřidla. Nyní je obecná praxe přidávat startovací kulturu vybrané bakterie mléčného kvašení do pasterovaného mléka, aby vedla k jednotné a předvídatelné produkci kyseliny. Pro variety, které nejsou zahřívány nad 40 C, je smíšená startovací kultura Lactococcus lactis subsp. lactis a / nebo Lactococcus lactis subsp. cremonis, kultury Streptococcus salivarius var. thermophilus a Lactobacillus spp. (Lb. bulgaricus, Lb. helviticus, Lb. casei) nebo jsou užívány samostatné kultury Lactobacillus pro výrobu sýrů zahřívaných na vyšší teploty, např. švýcarské a tvrdé italské sýry. Původně a dodnes i v některých státech jsou užívány smíšené mezofilní kultury. Bakteriální riziko v těchto startérech může souviset s fágy (tj. příčina infekce bakteriofágem) a tendence rozvoje mikroorganismů ve směsi mohou být neslučitelné, a tím vést k převaze jednoho nebo několika druhů mikrobů. Tento problém byl vyřešen užíváním vybraných dvojic rychlých a pomalých startovacích kultur, nejčastěji dvou až šesti párů.

18 Mezofilní kultury Lactococcus spp. jsou schopny redukovat ph sýrů na hodnotu kolem 4,9 až 5,0 a Lactobacillus spp. na ještě nižší hodnoty, snad 4,6. Přirozené konečné ph sýřeniny padá na hodnoty v rozsahu 4,6 až 5,1. Rozdíly vychází z počtu startovacích kultur přidaných do mléka na výrobu sýru (0,5 až 5,0%). Zahřívání, které může zpomalit růst mikroorganismů a míra zchlazení sýřeniny. ph sýřeniny plísňových sýrů je 6,1. Při odstraňování syrovátky plynule klesá na 5,1 během 6 hodin (FOX et al., 1993). Bakterie jsou převážně heterotrofní organismy, žijí z organických látek a využívají je (odbourávají, fermentují, oxidují) na stavbu buňky a získání energie různými metabolickými drahami, které se skládají z množství metabolických dějů. Produkty metabolismu mikroorganismů mohou být pro člověka užitečné ( kyselina mléčná, ethanol, aromatické látky aj.), ale i škodlivé látky (biogenní aminy, bakteriální toxiny, mykotoxiny). Úlohy a význam mikroorganizmů v potravinářství můžeme rozdělit no tří skupin. Je jasné, že jejich ohraničení není jednoznačné a že některé mikroorganismy se mohou vyskytovat i ve dvou skupinách podle jejich vlastností a účinku v konkrétní potravině. 1. mikroorganismy s pozitivní úlohou jako výrobní prostředky při výrobě fermentovaných produktů, např. jogurty atd. 2. mikroorganismy s negativním účinkem při mikrobiálním kažení poživatin, jako např. při nežádoucím kvašení, plesnivění a hnití, při čemž mohou vznikat ze složek poživatin i látky ohrožující zdraví konzumentů. 3. poživatiny a voda mohou být za nepříznivých podmínek přenašeči choroboplodných mikroorganismů z pramene nákazy (nemocný člověk, nemocné zvíře, bacilonosič) na vnímavého jedince (člověk, zvíře) (GÖRNER et al., 2004) Klasifikace bakterií mléčného kvašení a jejich vlastnosti Společným znakem bakterií mléčného kvašení je tvorba kyseliny mléčné z fermentovatelných sacharidů. Dále je možné je třídit podle hlavních a vedlejších fermentačních produktů a homofermentativní, které zkvašují sacharid skoro výlučně na kyselinu mléčnou; a heterofermentativní, přeměňující sacharid na kyselinu mléčnou (více jak 50 %), kyselinu octovou, oxid uhličitý a za určitých podmínek i ethanol.

19 Tab.3 Rody bakterií mléčného kvašení, jejich fermentační typ a produkty (GÖRNER et al., 2004) Rod (skupina) Typ fermentace Konfigurace Hlavní produkty (molární kyseliny poměr) mléčné Lactococcus homofermentativní laktát L (+) Streptococcus homofermentativní laktát L (+) Pediococcus homofermentativní laktát DL, L (+) Lactobacillus homofermentativní laktát Thermobacterium homofermentativní laktát D(-), L (+), DL Streptobacterium homofermentativní laktát D(-), L (+), DL heterofermentativní * laktát : acetát (1:1) Betabacterium heterofermentativní laktát : acetát : CO 2 (1:1:1) DL Leuconostoc heterofermentativní laktát : acetát : CO 2 (1:1:1) D (-) Bifidobacterium heterofermentativní laktát : acetát (2:3) L (+) * při fermentaci pentóz Fermentační produkty bakterií mléčného kvašení Konverze sacharidů bakteriemi mléčného kvašení na laktát je nejdůležitějším fermentačním procesem využívaným v potravinářské technologii. Jen v mlékárenském průmyslu se vyrábí 50 80% produktů za pomoci bakteriálních kultur, jejichž největší část tvoří bakterie mléčného kvašení fermentující laktózu (GÖRNER et al. 2004). Při výrobě fermentovaných výrobků živočišného původu se v současnosti už využívají bakterie mléčného kvašení ve formě tzv. zákysů, zákvasů, kultur nebo startérů (GÖRNER et al., 2004).

20 Tab. 4 Stereospecifita a jiné vlastnosti bakterií mléčného kvašení (GÖRNER et al., 2004) Optimální Stereospecifita Homofermentativní Heterofermentativní teplota ( C) Lactococcus lactis 30 L (+) + - Lactococcus lactis 30 L (+) + - biovar diacetylactis Streptococcus 40 L (+) + - thermophilus Lactobacillus 18 D (-) - + mesenteroides ssp. cremonis Lactobacillus 20 D (-) - + mesenteroides ssp. dextranicum Lactobacillus 37 DL + - acidophilus Lactobacillus 40 D (-) + - delbrueckii ssp. bulgaricus Lactobacillus DL helveticus Lactobacillus brevis 30 DL - + Lactobacillus casei 30 L (+) + - Lactobacillus sake L (+) + - Bifidobacterium bifidum L (+) - + Rod Streptococcus Streptococcus je rod grampozitivních bakterií. Název pochází z řeckého streptos = snadno ohnutý, zakřivený jako řetěz ( -Hemolytic_Streptococci, 2008).

21 Buňky jsou okrouhlé nebo vejcovité s průměrem menším jak 2µm, v tekutém médiu jsou uspořádané v párech, krátkých nebo delších řetízcích, obvykle nepohyblivé (GÖRNER et al., 2004). Fermentují sacharidy hlavně na kyselinu mléčnou, ale netvoří významné množství plynů. Některé druhy zkvašují i organické kyseliny (malonová, citronová) a aminokyseliny (serin, arginin). Neredukují dusičnan na dusitan. Jsou náročné na živiny; vyžadují pro svůj růst a metabolismus aminokyseliny, peptidy, puriny, pyrimidiny a vitaminy (GÖRNER et al., 2004). Rod Lactococcus V tomto rodě nacházíme druhy Lactococcus lactis ssp. lactis, L. lactis ssp. cremonis, L. lactis ssp. hordniae, Lactococcus raffinolactis, Lactococcus garviae a Lactococcus plantarum. Lactococcus lactis ssp. cremonis (smetanový streptokok) má některé charakteristické vlastnosti, kterými se liší do L. lactis: má nižší optimální teplotu, tvoří měřitelné množství CO 2, morfologicky se vyznačuje zpravidla většími buňkami a tvorbou delších řetězců. Lactococcus lactis ssp. lactis je v mlékárenství asi nejrozšířenější mikroorganismus (GÖRNER et al, 2004). Využívá se v časných fázích výroby sýrů typu Brie, Camembert, čedar, Colby, Parmezán a Roquefort ( 2008). Buňky mají vejcovitý tvar o průměru 0,5 1,0 µm. Roste v rozmezí teplot C, optimální růstová teplota je při 30 C. Charakteristické je, že nefermentuje sacharózu. Méně jak 10 % metabolitů jsou těkavé kyseliny, hlavně kyselina octová (GÖRNER et al, 2004). Lactococcus lactis ssp. lactis biovar diacetylactis má podobné vlastnosti jako Lactococcus lactis ssp. lactis, jen produkuje více těkavých látek. Liší se hlavně dvěma znaky: za přítomnosti fruktózy vytváří hlavně CO 2 a kyselinu octovou a štěpí kyselinu citronovou. Tento biovar se nachází v mezofilních čistých mlékařských kulturách, ve kterých se požaduje tvorba aroma (diacetyl) a tvorba CO 2 není chybou (GÖRNER et al., 2004). Rod Lactobacillus Rod Lactobacillus zahrnuje fakultativní anaerobní nebo mikroaerofilní nepohyblivé paličkovité bakterie mléčného kvašení. Jejich hlavním metabolitem

22 fermentace sacharidu je kyselina mléčná, ale i octová, ethanol a oxid uhličitý (GÖRNER et al., 2004). Buňky laktobacilů jsou v zásadě paličkovitého tvaru, ale vykazují značnou variabilitu. Jejich tvar a délka záleží na stáří kultury, složení kultivačního média a obsahu kyslíku v prostředí. Tendence tvorby řetízků není typická, ale záleží na růstové fázi, ph média a druhu. Jsou zpravidla nepohyblivé. Kolonie na agarových médiích mívají průměr 2 až 5 mm s pravidelným okrajem. Laktobacily jsou velmi náročné na živiny a růstové faktory. Vedle fermentovatelných sacharidů jako druh uhlíku a energie, vyžadují i nukleotidy, aminokyseliny a vitaminy skupiny B. Většina laktobacilů roste nejlépe při mezofilních teplotách s horní hranicí asi 40 C. Zvýšený obsah oxidu uhličitého v prostředí (asi 5%) stimuluje jejich růst (GÖRNER et al., 2004). Lactobacillus fermentarum, Lb. helveticus, Lb. delbrueckii subsp. lactis a Lb. acidophilus patří do skupiny termofilních kultur (FOX et al., 1993). TŘÍDĚNÍ LAKTOBACILŮ I. skupina obligátně homofermentativní laktobacily hexózy fermentují skoro výlučně na kyselinu mléčnou, pentózy a glukonáty nefermentují. II. skupina fakultativně heterofermentativní laktobacily hexózy fermentují skoro výlučně na kyselinu mléčnou. Při nedostatku glukózy některé druhy produkují kyselinu octovou, ethanol a kyselinu mravenčí. Pentózy fermentují pomocí indukovatelné fosfoketolázy. III. skupina obligátně heterofermentativní laktobacily hexózy fermentují na kyselinu mléčnou, kyselinu octovou, ethanol a oxid uhličitý. Pentózy fermentují na kyselinu mléčnou a kyselinu octovou (GÖRNER et al., 2004)

23 Tab. 5 I. skupina obligátně homofermentativní laktobacily Druh, ssp. Růst při 15 C Prostředí, ve kterém se převážně 40 C vyskytuje L. delbrueckii ssp. - + Jogurty a sýry bulgaricus L. delbrueckii ssp. lactis - + Kyselé mléko, sýry L. helveticus - + Kyselé mléko, tvrdé sýry ementálského typu, ementálská kultura, maximum při 50 až 52 C Tab. 6 II. skupina fakultativně heterofermentativní laktobacily Druh, ssp. Růst při 15 C Prostředí, ve kterém se převážně 40 C vyskytuje L. casei ssp. casei + + Mléko, sýry, mléčné produkty L. casei ssp. + - Mléko, sýry, mléčné produkty pseudoplantarum L. casei ssp. rhamnosus + + Mléko, sýry, mléčné produkty L. casei ssp. tolerans + - Mléko, sýry, mléčné produkty, přežívá pasterizaci (72 C) Tab. 7 III. skupina obligátně heterofermentativní laktobacily Druh, ssp. Růst při 15 C Prostředí, ve kterém se převážně 40 C vyskytuje L. bifermentas + - Heterofermentativní, mléčnan fermentuje na kyselinu octovou, ethanol, CO 2 L. brevis + - Mléko, sýry L. buchneri + - Mléko, sýry L. fermentum - + Mléčné produkty L. kefir + - Kefírová zrna, kefír L. viridescens + - Pasterované mléko (převzato z GÖRNER et al., 2004).

24 Rod Leuconostoc Buňky jsou okrouhlé, jsou uspořádané v párech a řetízcích; jsou grampozitivní, nepohyblivé, netvoří spóry. Růst je podmíněný přítomností zkvasitelného sacharidu. Glukózu fermentují všechny druhy. Tvoří kyselinu mléčnou, oxid uhličitý a ethanol. Většina leukonostoků disimiluje za přítomnosti sacharidu citranu za tvorby diacetylu. Ten je v mlékařství významnou aromatickou látkou. Růst leukonostoků je pomalý. Aktivní kmeny L. mesenteroides ssp. mesenteroides mají nejkratší generační čas, dobrý růst je možné očekávat za 24 h při 30 C. Leuconostoc mesenteroides ssp. mesenteroides se vyznačuje tvorbou charakteristického slizu, který produkuje ze sacharózy. Roste v rozmezí C. Leuconostoc mesenteroides ssp. dextranicum je méně aktivní při tvorbě slizu než ssp. mesenteroides. Je méně náročný na růstové faktory a živiny. Používá se jako složka smetanového zákysu na produkci aromatické látky diacetyl. Leuconostoc mesenteroides ssp. cremonis je nejméně aktivní a nejnáročnější na růstové faktory, vitaminy skupiny B a aminokyseliny. Je stálou složkou mezofilních smetanových kultur. Leuconostoc lactis rychleji než ostatní druhy fermentuje laktózu, okyseluje a sráží mléko. Je termorezistentnější, snáší záhřev na 60 C trvající 30 minut (GÖRNER et al., 2004). Rod Pediococcus Pediococcus je rod grampozitivních bakterií mléčného kvašení, jsou čistě homofermentativní ( 2008). Jejich hlavním metabolitem při kvašení sacharidů je racemická (DL) a pravotočivá L(+)-kyselina mléčná. Zpravidla se vyskytují společně se streptokoky, leukonostoky a laktobacily. Jsou i složkou bakteriálních kultur (startérů) používaných při výrobě klobás a salámů. Pediokoky mají kokovité buňky, často uspořádané jen v párech. Jsou grampozitivní, nepohyblivé, netvoří spóry, neredukují dusičnan na dusitan, jsou fakultativně anaerobní. Jejich růst je podmíněn přítomností fermentovatelných sacharidů a dostatečnými růstovými faktory. Nejsou patogenní pro lidi a zvířata (GÖRNER et al., 2004).

25 3.4.4 Srážení Základní charakteristický krok při výrobě všech druhů sýrů vyvolává srážení kaseinových částic mléčného proteinu do formy gelu. Srážení by mělo probíhat: 1. krátká proteolýza vybranými proteinázami 2. okyselení na ph 4,6 3. okyselení ph na hodnoty vyšší než 4,6 (přibližně 5,2) v kombinaci se zahříváním (FOX et al., 1993). Srážení mléka vyvolává několik faktorů, jako koncentrace enzymů, teplota, ph a koncentrace vápenatých iontů (KLANDAR et al., 2007). Většina sýrů je produkována enzymatickým (syřidlovým) srážením. Až na několik vyjímek jsou jako syřidla používány proteinasy živočišného nebo houbového původu. Chymosin z žaludků mladých zvířat (telat, kůzlat, jehňat, bůvolů) byl tradičně používán jako syřidlo. Omezené zásoby takových syřidel (kvůli rostoucímu trendu porážení telat v mnohem starším věku), společně s celosvětovým zvyšováním produkce sýrů, vedla k nedostatku syřidel z telecích žaludků a následkem toho k jejich nahrazování (obvykle hovězí nebo vepřové pepsiny nebo méně frekventované drůbeží pepsiny a proteinasy z hub Mucor miehei). Telecí chymosin byl naklonován do hub Kluyveromyces lactis, Escherichia coli, Aspergillus niger a chymosin z těchto organismů je nyní hospodářsky dostupný. V roce 1917 bylo objeveno, že mléko se nesráží syřidlem při nízkých teplotách (FOX et al., 1993). Optimální teplota pro použití enzymatických syřidel se pohybuje v rozmezí 30 až 35 C Syřidla Syřidla mají charakter proteolytických enzymů s optimem působení v kyselé oblasti (LUKÁŠOVÁ et al., 2001). Působením srážecího enzymu na mléko dochází k jeho vysrážení ve formě pevné kompaktní hmoty (KERESTEŠ, 2007). Hlavním požadavkem je, aby jejich substrátová specifita byla velmi úzká, vyznačující se vysokou schopností koagulovat sladké mléko. Ačkoli mléko lze srážet téměř všemi proteinázami, pouze omezený počet jich může vyhovět výše uvedeným požadavkům. Původně se využívalo výhradně chymozinových syřidel získaných extrakcí z telecích slezů sajících telat (FORMAN et al., 1996). Ze živočišných syřidel se používají hovězí a vepřový pepsin. V praxi se kombinuje s chymozinem, protože má samostatný má řadu nevýhod:

26 - vyžaduje delší dobu pro vytvoření sýřeniny - sýřenina nemá potřebnou tuhost - organoleptické vlastnosti sýra jsou horší - účinnost pepsinu klesá při ph nad 6,5 (LUKÁŠOVÁ et al., 2001). Chymozinová syřidla v důsledku nedostatku výchozí suroviny byla stále ve větší míře nahrazována jinými typy proteináz (FORMAN et al., 1996). V současné době se chymosin připravuje také geneticky. Jeho používání však v řadě států není povoleno. Mikrobiální syřidla našla širší uplatnění. Z bakterií byl použit Bacillus subtilis, syřidlo má slabší účinnost. Lepší výsledky byly získány s plísněmi. Syřidla se průmyslově vyrábějí z plísní Rhizomucor mihei, Mucor pusillus, Asperigillus niger var. awamori (LUKÁŠOVÁ et al., 2001) Zpracování sýřeniny Důležitou podmínkou pro zrání sýrů je obsah syrovátky v sýřenině i sýru. V syrovátce jsou obsaženy základní součásti mléka, které jsou živným substrátem pro mikroorganismy (LUKÁŠOVÁ et al., 2001). Vysrážený kasein obsahuje koloidní kalcium-fosfát z mléka (WALSTRA et al., 2006). Pod pojmem zpracování sýřeniny se rozumí následující operace: - obracení povrchu sýřeniny - krájení sýřeniny - drobení sýřeniny na zrno - přetahování sýřeniny a míchání sýrového zrna - dohřívání a dosoušení sýrového zrna Účelem zpracování sýřeniny je zvětšit její povrch, aby s pomocí synereze z ní byla optimálně vytlačená syrovátka (GÖRNER et al., 2004). Odvede-li se syrovátka příliš rychle z povrchových vrstev zrna, dochází ke zhuštění povrchové plochy a vnitřek zrna je v důsledku vysokého kapalného podílu houbovitý (LUKÁŠOVÁ et al., 2001). Synereze se podporuje zvyšováním teploty, snižováním hodnoty ph sýřeniny. Proto musí při zpracování sýřeniny pří každé její teplotě probíhat fermentace laktózy na kyselinu mléčnou. U sýru dohřívaných na teploty 38 až 40 C působením mezofilních zákysů. U sýrů s vysokodohřívanou sýřeninou na teploty C působením termofilních bakterií mléčného kvašení. Na výrobu sýrů s nízkým obsahem vody v beztučném podílu a s poměrně nízkou kyselostí se sýřenina drobí na drobné zrno, dohřívá a dosouší se při vyšších teplotách

27 (36 až 56 C). Tučnější sýry vyžadují drobnější zrno, méně tučné větší (LUKÁŠOVÁ et al., 2001). Sýřenina získá po několika hodinách skladování žádoucí tuhost a vzroste její kyselost (VELÍŠEK, 2002). Zvyšování její kyselosti se zabezpečuje v počátečních fázích výroby a formovaný sýr se lisuje. Na výrobu sýrů s vyšším obsahem vody v tukuprosté sušině (poloměkké a měkké sýry) se sýřenina nedrobí, nedohřívá se, kvašení probíhá, pokud okapává syrovátka a formovaný sýr se nelisuje (GÖRNER et al., 2004) Formování a lisování sýrů Každý druh sýru má svůj typický tvar, velikost a vzhled. Tvar může být koláčový, hranolovitý, válcový, kulový, bochníkový a jiný. Většina sýrů se formuje v tvořítkách, ve kterých sýry i odkapávají a také lisují. Tvořítka bývají většinou beze dna, aby uvolňovaná syrovátka mohla dobře odtékat. Větší tvořítka se vykládají plachtami, které napomáhají při uzavírání povrchu sýra a plavně napomáhají odtékání syrovátky po stěnách nebo svou nasávací schopností mají funkci drenáže. Do tvořítek se vkládá méně či více drobená sýřenina. U měkkých sýrů (např. camembertský typ) se do tvořítek vkládají větší kusy sýřeniny, které pozvolně kvasí a odkapávají. U polotvrdých a tvrdých sýrů se může rozdrobená sýřenina nejprve formovat na velké bloky ve zvláštních vanách, kde se tyto vloky mohou i předlisovat a potom pokrájené na vhodné kusy vkládají do tvořítek. Při výrobě sýrů s celistvou strukturou těsta nebo s tvorbou pravidelných ok se sýřenina formuje vždy pod syrovátkou, aby se zrna samovolně poukládala a vytvořila celistvou strukturu. U sýrů typu čedar se předlisovaná sýřenina pokrájená na velké kusy nechá ve vaně zkvasit, potom se mele, solí, formuje. Pomletá a prosolená sýřenina u sýrů čedarového typu se hrne do tvořítek otvorem ve vaně. Přebytečná syrovátka odkapává ze zformovaných měkkých sýrů samovolně nebo u sýrů s vyšším podílem sušiny se odkapávání urychluje lisování. Na odkapávání syrovátky ze zformovaných sýrů má bezprostřední vliv správný průběh jejich kvašení, tedy fermentace zbytkové laktózy na kyselinu mléčnou bakteriemi mléčného kvašení v nich. Aby se proces, který byl započat už při kvašení mléka a pokračuje přes kvašení sýřeniny ve vanách a ve výrobnících při odkapávání nezastavil, nesmí teplota zformované sýřeniny klesnout na teplotu, při které se růst a fermentační činnost bakterií mléčného kvašení zastaví. U tvrdých sýrů nesmí klesnout pod 45 C a u ostatních pod 18 až 20 C. Se snižováním hodnoty ph v odkapávaném

28 sýru se postupně přeměňuje voda, fyzikálně vázaná na bílkovinu na volnou vody, která může odtékat. Pokud se kvašení kvůli zchladnutí zastaví, zůstává v nich nadbytek vlhkosti a laktózy, která se může zfermentovat později a způsobovat různé vady sýrů (např. syrovátková hnízda nebo síťovitost). Není vhodné ani odkapávání při vysokých teplotách, aby se neumožnil rozvoj plynotvorných enterobakterií (Escherichia ssp., Enterobacter ssp.) přítomných v sýrech jako následek rekontaminace mléka po pasteraci a rekontaminace sýřeniny z nářadí a zařízení používaného při výrobě. Sýry odkapávají obvykle do druhého dne. Mezitím se otáčejí, aby byl odtok syrovátky rovnoměrný. U některých druhů sýrů se odkapávání urychluje zvýšením teploty až na 36 až 40 C, ale trvá jen 3 až 4 hodiny. Při odkapávání se měkké sýry i samovolně vlastní hmotností lisují. Při lisování sýrů na lisech různých konstrukcí odkapávání pokračuje, ale při zvýšeném tlaku. Přesto se musí i lisování dít při vhodných teplotních podmínkách. Lisování musí pokračovat pozvolně, aby nevznikla na povrchu sýrů kompaktní kůra, která by brzdila odtékání syrovátky. V létě se sýry lisují pod zvýšeným tlakem, aby se při vyšší teplotě prostředí sýráren urychlil odtok syrovátky, která by při pomalém odtoku mohla způsobovat vady sýrů (GÖRNER et al., 2004) Solení sýrů Solení je neopomenutelnou technologickou operací při výrobě. Obsah soli v sýru má následující funkce: - přímo ovlivňuje chuť sýrů, nesolený sýr je nedobrý, už 0,6% NaCl jeho chuť vhodně upravuje - podporuje synerezi syroviny, a proto reguluje obsah vody v sýru - snižuje aktivitu vody v sýru (a w ) - má vliv na aktivitu enzymů syřidla, na aktivitu kulturních i nekulturních mikroorganismu, jejich enzymů a původních mléčných enzymů - reguluje fermentaci zbytkové laktózy a tím i hodnotu ph v nezralém sýru a postup zrání sýrů a jakost zralých sýrů - potlačuje růst a metabolismus nekulturních bakterií (GÖRNER et al., 2004) - solení podporuje synerezi a z toho důvodu redukuje hladinu vlhkosti sýru; ztráta kolem 2 kg vody na každý 1 kg absorbované soli. - má pozitivní vliv na chuť.

29 - sýr přispívá dietárním sodíkem, vysoká hladina má nežádoucí vliv, např. na hypertenzi nebo osteoporózu (FOX et al., 1998). Sýry se solí třemi způsoby. Přímo se solí sýřenina ve vaně nebo při formování, tzv. solení v těstě. Nezralé sýry se solí po formování koncentrovanými roztoky soli solení v solné lázni nebo posypáváním povrchu sýrů solí, která se do sýrů vtírá solení na sucho. Některé druhy sýrů se solí kombinací dvou způsobů (GÖRNER et al., 2004). Koncentrace soli v solném nálevu je pro sýry ementálské 22%, moravský bochník 20 až 21%, holandské 17 až 18%. Tvrdé a polotvrdé sýry se solí při nižší teplotě solné lázně 12 až 14 C, měkké sýry 14 až 20 C. Solením se v sýrech snižuje obsah vody a současně se v nich zvyšuje obsah NaCl (GÖRNER et al., 2004). Inhibiční roztok různě vysoké koncentrace soli ve vodě (s/v) na kulturní i nekulturní bakterie v sýrech je v souvislosti s jejich citlivostí vůči hodnotám vodní aktivity vlastnost druhová. Z mezofilních laktokoků snáší L. lactis koncentraci soli ve vodě do 4%, L. lactis ssp. cremonis jen 2% s/v. Termofilní Streptococcus salivarius ssp. thermophilus je inhibovaný i 2% s/v. Naproti tomu bakterie Enterococcus snáší až 6,5% s/v (GÖRNER et al., 2004). Příliš vysoká koncentrace soli ve vodě ovlivňuje nepřímou úměrou i tvorbu chuti a textury sýrů. Úroveň a metoda solení má hlavní vliv na změny ph v sýru. Koncentrace NaCl (obvykle 0,7 4,0%) je dostatečná k zastavení růstu startovacích kultur. Některé druhy, hlavně britského původu, jsou soleny mísením suché soli se sýřeninou ke konci výroby a proto ph pro tyto sýry musí být ustáleno na hladině 5,1. Pronikání soli je pomalý proces a tak je zde třeba dostatečný čas pro snížení ph na 5,0, dokud se koncentrace soli nestane zpomalující. ph sýřeniny pro plísňové sýry je 6,2 6,5 při tvarování a lisování, ale klesá na 5,0 během krátké doby po lisování a před solením (FOX et al., 1993). U některých druhů se sůl přimíchává do sýřeniny po odkapání, vtíráním suché soli na povrchu lisovaného sýra nebo ponořením lisovaného sýru do solného roztoku. Koncentrace soli se pohybuje v rozmezí 0,7 8%.

30 3.4.8 Zrání sýrů Některé sýry jsou konzumovány čerstvé. Ale většina sýrů není připravena ke spotřebě ihned po konci zpracování, ale podstupují část zrání (formování, zrání), které probíhá během tří týdnů, dvou až deseti let (parmezán). Mnoho variant je konzumováno až po několika stupních zrání, v závislosti na tom, jakou chuť preferují spotřebitelé a na ekonomických faktorech, protože zrání a tím i skladování je značně neekonomické (FOX et al., 1993). Všechny nezralé sýry mají podobné složení bílkovin, tuku a mléčného cukru. Až mikrobiální a enzymatickou fermentací těchto složek vzniknou látky, které sýrům dodávají jejich typické vlastnosti, vzhled, vůni, chuť a texturu (GÖRNER et al., 2004). Během zrání se rozvíjí jedinečné charakteristiky jednotlivých sýrů. Ve většině případů díky biochemickým změnám. Chuť, aroma a textura zralého sýru jsou velkou měrou předem určené typem startovacích kultur a často i sekundárně přidávanými mikroorganismy. Během zrání probíhá extrémní komplex biochemických změn díky katalytickým reakcím. Dle FOXE et al. (1993) mají tyto reakce vliv na: - sraženinu - původní enzymy mléka, obzvlášť proteinázy a lipázy, které jsou mimořádně důležité v sýrech vyrobených ze syrového mléka - startovací bakterie a jejich enzymy - sekundární mikroflóru a její enzymy. - Vlastnosti budoucích sýrů určují ještě (GÖRNER et al., 2004): - zákysové a speciální aerobní mikroorganismy (mazové a plísňové kultury) a podmínky pro ně vytvořené - hodnota ph sýřeniny v době její synereze a vylučování syrovátky (podmiňuje obsah vápníku) - obsah vody v beztučné hmotě sýru - konečná hodnota ph nezralého sýru po solení - koncentrace NaCl ve vodě sýru (s/v) - přístup kyslíku (pro aerobní organismy) - teplota zrání - relativní vlhkost prostředí (%RV) - textura sýru - čas

31 Sekundární mikroflóra může vystoupit z původní mikroflóry mléka, která může přežít pasterizaci nebo být po ní následně přidána, např. Lactobacillus, Pediococcus, Micrococcus nebo mohou být použity jako druhotný starter, např. Propionibacteria, Penicillium roqueforti v plísňových sýrech, P. caseicolum v camembertech nebo brie. Ve většině případů jsou charakteristiky konečných produktů dány metabolickou aktivitou mikroorganismů. Primární biochemické změny v sýrech vyvolávají glykolýzu, lipolýzu a proteolýzu, ale tyto primární změny jsou vyvolávány a překryty spoustou druhotných katabolických změn, zahrnující deaminaci, dekarboxylaci a desurfurylaci aminokyselin, beta-oxidaci mastných kyselin a další změny, např. esterifikaci. Zatímco většila lidí konzumuje sýry hlavně pro jejich organoleptické kvality, musí být vzpomenuto i to, že jsou velmi hodnotným zdrojem živin, zvláště pak proteinů, vápníku a fosforu (FOX et al., 1993). Nejdříve se bakteriální fermentací mění zbytková laktóza za vzniku kyseliny mléčné, kyseliny octové, oxidu uhličitého a aromatických látek. Tato fermentace určuje hodnotu ph zrajícího sýrů (GÖRNER et al., 2004). Fermentace bílkovin Uskutečňuje se podle druhu působením proteolytických enzymů bakterií mléčného kvašení použitých při výrobě jako mezofilní nebo termofilní zákys (GÖRNER et al., 2004). Hlavním vektorem pro proteolýzu v sýrech jsou proteinázy obsažené v mléce (plasmin a kathepsin D) (PEREIRA et al., 2007). Podle toho, které mikroorganismy mají hlavní podíl na fermentaci bílkoviny, rozeznáváme dva základní typy zrání: primární nebo anaerobní zrání (kvašení) sekundární nebo aerobní zrání (proteolýza) Bílkoviny jsou mikrobiálními proteolytickými enzymy bakteriálních kultur, doprovodných mikroorganismů, reziduálním syřidlem a dalšími proteolytickými enzymy rozkládané přes albuózy a peptony, polypeptidy a dipeptidy na aminokyseliny. Aminokyseliny mohou být dále rozložené až na amoniak, těkavé kyseliny a sirovodík. U sýrů zrajících vlivem plísní v těstě nebo na povrch se proteolýza uplatňuje až po glykolýze, tedy po anaerobní fermentaci laktózy na kyselinu mléčnou a její přeměně na soli, hlavně na mléčnan vápenatý, případně až po rozložení mléčnanů oxidačními

32 kvasinkami na oxid uhličitý a vodu. Tímto se zvýší hodnota ph sýřeniny a uplatní se proteolytické vlivy plazminů. Hlubší proteolýza způsobuje další narůstání hodnoty ph sýřeniny, to se navenek projevuje jako přeměna původní elasticity sýřeniny, která měkne a stává se vláčnou. Vliv proteolýzy se projevuje jako glykolýza obvykle za 10 až 16 dní, při čemž dochází k rozpadu kaseinových micel. Peptidy se vyznačují významnými chuťovými vlastnostmi, které můžeme rozřadit do čtyř kategorií: kyselá, slaná, unami a hořká. Vliv peptidů na chuť sýrů může být pozitivní nebo negativní, což je ve velké míře závislé na jejich kvantitativním zastoupení v sýrech. Významné štěpení aminokyselin probíhá i u sýrů zrajících působením plísní. Produktem jejich metabolické aktivity jsou sloučeniny jako amoniak, aldehydy, kyseliny a aminy (GÖRNER et al., 2004). Hořkou chuť polotvrdých a tvrdých sýrů způsobují nahromaděné peptidy s molekulovou hmotností mezi až a jsou charakteristické vysokým obsahem hydrofóbních aminokyselinových zbytků (leucyl, prolyl, fenylalanyl). Starší hypotézy předpokládají, že hořké peptidy vznikají působením některých syřidlových enzymů. Hromadění těchto peptidů v sýru má potom být následkem nízké peptidázové aktivity některých kmenů bakterií mléčného kvašení zákysových kultur, které tyto peptidy rozkládají pomaleji než vznikají. Nyní se předpokládá, že se na tvorbě hořkých peptidů podílí i některé kmeny zákysových bakterií mléčného kvašení, které při určitých technologických parametrech (teplota dohřívání sýřeniny, počáteční hodnota ph mléka) tvoří malé hořké peptidy působením chymozinu z velkých původních peptidů (GÖRNER et al., 2004). Změny mléčného tuku Rozklad mléčného tuku probíhá ve významné míře u sýrů, které se vyznačují vysokým obsahem mikroorganismů výrazně štěpících tuk, tj. u sýrů zrajících za účasti plísní, jako roquefort, gorgonzola, camembert, brie. Změny tuku způsobené lipolytickou aktivitou kulturních plísní jsou nejvýraznější u sýrů s plísní v těstě, u kterých jsou štěpné a reakční produkty velmi důležitými složkami pro tvorbu jejich výrazné charakteristické chuti a vůně. U plísňových sýrů s plísní na povrchu se více uplatňuje jejich proteolytická aktivita.

33 Plísně Penicillium roqueforti, P. camemberti, P. nalgiovense produkují značné množství lipáz. Plísně, které se uplatňují pří zrání sýrů rokfortského typu, produkují podstatně méně lipáz. Lipázy katalyzují hydrolytický rozklad, ale i syntézu tuku. Hydrolýzou vzniká glycerol a mastné kyseliny. Dalšími reakcemi vznikají aldehydy a ketony. Methylketony jsou u plísňových sýrů významnou složkou jejich typické chuti a vůně. Důležitou úlohou plísní je i jejich oxidační činnost vyznačující se oxidací kyseliny mléčné a mléčnanu na oxid uhličitý a vodu. Tato činnost se projevuje odkyselováním sýřeniny, u sýrů zrajících pod plísní odkyselováním jejich povrchu. Optimum lipáz je při hodnotách ph 5,0 až 5,5 a při teplotách 30 až 35 C vyvíjejí největší aktivitu. Chlorid vápenatý jejich účinek stimuluje. Původní lipázy syrového mléka jsou termolabilní, proto se pasterizací mléka inaktivují. Při zpracování sýřeniny a zrání sýrů probíhají vedle sebe současně změny sacharidů, bílkovin a tuků, a to na stejném místě. Produkty těchto reakcí pochopitelně reagují i navzájem, přičemž vzniká řada nových látek, které podle jejich senzorické potence taktéž více nebo méně ovlivňují chuť a vůni zralých sýrů. Změna vody Voda se v době výroby a zrání sýrů kvalitativně nemění, ale její obsah a rozmístění uvnitř sýrů podléhá změnám. Mění se koncentrace ve vodě rozpustných látek, hlavně NaCl, ale i ostatních minerálních látek, a ve vodě rozpustných organických látek. V důsledku těchto změn se mění i aktivita vody (a w ) v dotčených částech sýru a spolu s ní i všechny fyzikální, chemické a mikrobiologické procesy probíhající v sýrech při zrání (GÖRNER et al., 2004) Balení a uchovávání sýrů Mnoho sýrů má suchou kůru. Jejich skladování je poněkud problematičtější, neboť tyto druhy se nesmějí uchovávat v přílišném suchu, ale zároveň nesmí jejich kůra zvlhnout. Zvlhnutí by posílilo vývoj bakterií, a protože ty jsou u těchto typů sýrů většinou nežádoucí, musí se sýr pravidelně obracet, aby mohl dýchat a aby kůra mohla vysychat. Pro balení lze použít nemastný papír nebo zabalit do speciálního papíru s volnou, tenkou vrstvou fólie na vnitřní straně (CALLEC, 2001).

34 Sýry se balí a expedují před dosažením úplné zralosti, protože proces zrání dále pokračuje během distribuce a skladování. Sýry je nutno dále trvale skladovat při teplotě 8 až 10 C tak, aby nedocházelo k dalšímu nežádoucímu vysychání (PAVELKA, 1996). 3.5 Plísňové sýry Skupinu plísňových sýrů tvoří měkké a polotvrdé sýry, u kterých se v procesu jejich zrání vedle běžné mikroflóry dále účastní i speciální ušlechtilé plísně rodu Penicillium. Přítomné plísně výrazně ovlivňují vzhled, konzistenci, ale zejména chuť a vůni sýrů tím, že se podílí na rozkladu základních složek mléka v průběhu zrání, zejména na rozkladu bílkovin, některé i na částečném rozkladu mléčného tuku. Základní postup výroby je stejný jako u měkkých sýrů, používá se i stejných nebo podobných čistých kultur. Navíc se očkuje kultura speciálně vypěstované plísně. Sýry dále rozdělujeme podle druhu plísní a způsobu jejich růstu (PAVELKA, 1996) Plísně používané pro výrobu plísňových sýrů Kulturní mikromycety (plísně) mají významnou úlohu při zrání některých sýrů. Sýry zrající působením kulturních plísní se dělí na dvě skupiny. Jedna skupina sýrů zraje působením plísně Penicillium roqueforti, která roste a fermentuje uvnitř hmoty sýrů za dostatečného přístupu vzdušného kyslíku. Její růst se vyznačuje tvorbou modrozelených žilek rostlých v těstě. Typickými zástupci těchto sýrů jsou oficiální francouzský sýr roquefort z ovčího mléka, italský sýr gorgonzola a anglický stilton. (GÖRNER et al., 2004). V České republice známá niva je původem ze Slovenska. Vyráběla se v okolí Zvolena před první světovou válkou (GÖRNER et al., 2004). Niva má obsah 50% tuku v sušině, sušinu 55% (ZADRAŽIL, 2002). Druhou samotnou skupinou sýrů zrajících vlivem plísní Penicillium camemberti tvoří měkké sýry s bílou matnou plísní na jejich povrchu. Jsou to sýry francouzského původu camembert a brie. Penicillium roqueforti se při výrobě sýrů s porostem plísně v těstě očkuje ve formě vodní suspenze jeho spor do mléka před jeho srážením syřidlem nebo se jeho spory rozprašují na sýřeninu. Formované a odkapané nezralé sýry jsou solené v solné lázni a přisolované suchou solí. Jsou to poměrně slané sýry, které obsahují ve hmotě až 4% NaCl. Nezralé sýry jsou po solení a osušení propichované dlouhými jehlami, v sýru vznikají kanálky, které umožňují pronikání vzdušného kyslíku do těsta sýrů, protože

35 plíseň je aerobní. Na povrchu sýrů se po dobu zrání vytváří maz, který se musí oškrabávat, aby se neucpali ústí kanálků vznikajících propichováním sýrů. Pórovitost sýřeniny vytvářejí i aerogenní bakterie mléčného kvašení tvořící oxid uhličitý a některé kvasinky. Kulturní plíseň P. roqueforti se vyznačuje značnou biochemickou aktivitou v sýrech. Ta v nich způsobuje vznik typického aroma a chuti sýrů. Methylketony vznikající při zrání mají inhibiční vliv na růst některých nekulturních plísní a přílišné přerůstání kulturní plísně uvnitř sýru. Bílý matný povlak plísně Penicillium camemberti roste na povrchu camembertských a podobných modifikovaných sýrů, a to za 6 až 7 dní po výrobě nezralého sýra. Plíseň P. camemberti metabolizuje spolu s kvasinkami laktáty v nezralém sýru za spolupůsobení vzdušného kyslíku na oxid uhličitý a vodu. Ostatní bílkovinné složky nezralých sýrů při zrání podléhají značné modifikaci jejich textury, přičemž sýřenina, která je zpočátku tvrdá a křehká, se mění na měkkou a roztíratelnou. Zvyšování hodnoty ph sýrů spolu se štěpením alfa-kaseinu enzymy syřidla způsobuje měknutí a zrání sýřeniny. Zrání se účastní i proteolytické enzymy (GÖRNER et al., 2004) Dělení plísňových sýrů Sýry zrající působením plísní v těstě Tyto sýry jsou charakteristické růstem plísní Penicillium roqueforti v dutinách sýrů (LAWLOR et al., 2002). Tato plíseň prorůstá přes těsto do sýrů, protože je málo náročná na vzdušný kyslík a poměrně odolná vůči vyšším koncentracím soli (GÖRNER et al., 2004). K očkování plísňové kultury by se měla použít kombinace více kmenů Penicillium roqueforti, které se vhodně doplňují ve své enzymové činnosti. Plísňové kultury se vyrábějí na agarových půdách, na chlebových kostkách, v tekutém prostředí a sušené (TEPLÝ et al., 1984). Sýry s plísní v těstě se vyrábí v současnosti z homogenizovaného mléka. Rozdrobené tukové kuličky mají větší reakční povrch, a proto v nich rychleji probíhá lipolýza a ostatní reakce vyvolané enzymy plísně. Pro primární anaerobní zrán í se plnotučné mléko zakysává mezofilní bakteriální kulturou Lactococcus lactis ssp. lactis a citran metabolizující L. lactis ssp. lactis biovar diacetylactis a Leuconostoc ssp.

36 Plnotučné mléko se očkuje pro aerobní zrání sporami plísně Penicillium roqueforti v množství 10 3 až 10 4 spor na 1 ml mléka. Sražené mléko se krájí a drobí na zrno velikosti jako vlašský ořech. Vzniklá sýřenina se zahřívá na 26 až 37 C a udržuje se při této teplotě asi 30 min. Za slabého pohybu sýřeniny se postupně odpouští syrovátka. Sýřenina se nejprve solí v zrně, potom se formuje a při teplotě 21 až 27 C se ponechává několik dní odkapat, přičemž se má zfermentovat všechna laktóza v zrně. Při tom sýřenina kysne a dosahuje hodnot ph=4,8 až 4,9. V tomto stavu je sýřenina náchylná na růst a rozmnožování nežádoucích kvasinek a bakterií. Sýry roquefortského typu se vyrábí značně slané, s obsahem 4 8% NaCl. Pro dosáhnutí těchto koncentrací se nezralé sýry musí solit v zrně i na sucho po zformování. Pak se sýry propichují. Tyto operace se uskutečňují už v zracích prostorách po 2 4 týdny při nízké teplotě a relativní vlhkosti 90 95%. Za 2 4 měsíce sýr správně poroste kulturní plísní a dostane požadované vlastnosti. Na ulehčení výměny oxidu uhličitého vzniknutého fermentací sacharidů v sýru a pronikání potřebného kyslíku, musí tyto sýry mít značně otevřenou strukturu. Pro tyto účely se sýry podrobují propichování jehlami, jejichž vpichové dráhy zlepšují výměnu plynů. Pokud je struktura sýru málo pórovitá, plíseň roste jen poblíž dráhy vpichu (GÖRNER et al., 2004). Do sýra se speciálními jehlami udělá 50 až 60 vpichů tak, aby k plísni uvnitř sýra měl přístup vzduch. Podle potřeby se po 3 týdnech zrání opět píchají (PAVELKA, 1996). Během zrání sýry podstupují intenzivní proteolýzu a lipolýzu, které mají vliv na vůni, chuť a texturu (LAWLOR et al., 2002). Při zrání těchto sýrů vzniká na jejich povrchu maz jako na povrchu sýrů zrajících pod mazem. Ten má svými enzymy, které pronikají do sýru, vliv na tvorbu typického aroma roquefortu. Po dobu zrání v důsledku lipolýzy vznikají v plísňových sýrech volné mastné kyseliny, které se oxidativní dekarboxylací mění na methylketony. Při zrání těchto sýrů se jejich hodnota ph zvyšuje, což se značným obsahem soli může umožnit růst halotolerantních choroboplodných Listeria monocytogenes a Staphylococcus aureus (GÖRNER et al., 2004). Hlavními představiteli v této skupině jsou sýry Roquefort a Gorgonzola. Roquefort se stal chráněným názvem, u nás se sýry tohoto typu vyrábějí většinou pod názvem Niva. Na řezu musí mít vydatný mramorovitý porost modré až modrozelené

37 plísně. Porost je při povrchu sýra slabší, směrem ke středu intenzivnější. Na řezu mohou být patrné otvory po vpichovacích jehlách, neměly by být zaplněny mazem, ale měly by být rovněž porostlé plísní. Konzistence má být soudržná, snadno drobivá, nepříliš tuhá až roztíratelná (PAVELKA, 1996). Obr. 1. Penicillium roqueforti ( Sýry s plísní na povrchu Čistá kultura plísně se pěstuje v uzavřených laboratorních baňkách na suché krájené housce, rýži nebo na jiné živné půdě. Před vlastním použitím se vytřepává do sterilního fyziologického roztoku a po filtraci se používá k zaočkování mléka (PAVELKA, 1996). Sýr camembert je měkký sýr vyrobený sladkým srážením mléka bez dohřívání sýřeniny, lisování a slabě solený (3,5% NaCl) s vnějším prostorem kulturní plísně Penicillium camemberti nebo jí rovnocenné, okrouhlého tvaru s průměrem 9 cm a výškou 3,5 cm, hmotností 0,12 kg a obsahem tuku v sušině 45% (GÖRNER et al., 2004). Doba solení se pohybuje od 1 do 2 hodin (PAVELKA, 1996). Primární zrání probíhá za pomoci mezofilního zákysu obsahujícího kulturní bakterie Lactococcus lactis ssp. lactis a L. lactis ssp. cremoris. Mikroorganismy tohoto zákysu působí až do ukončení odkapávání formované sýřeniny. Aby bylo kvašení sýřeniny zaručené, přidává se zákys k mléku vytemperovaného na 30 C v množství 0,5 1,0%. Při této teplotě mléko kysne asi hodinu. Potom bílkovina mléka koaguluje přídavkem takového množství syřidla, aby vznikla sraženina správné konzistence za přibližně 2 hodiny. Vhodným způsobem krájená a drobená sraženina se přeloží do připravených tvořítek. Po jejich naplnění a přiměřeném obracení sýry odkapávají,

38 kysnutí sýřeniny pokračuje do druhého dne, při čemž teplota nesmí klesnout pod C. Odkapaná sýřenina má mít hodnotu ph 4,8 až 4,6 (kyselost 80 až 90 SH). Po formování a nabytí pevné konzistence se sýry solí v solné lázni nebo suchou solí, tak aby hotové výrobky obsahovaly asi 3,5% NaCl. Sýry po solení a očkování plísní začnou zrát, během zrání se musí na podložce obracet, aby ze všech stran měl přístup vzduch a porost plísně a ostatních mikroorganismů byl rovnoměrný. Zrání pokračuje v prostorách o teplotě 12 až 15 C a vlhkosti 80 až 85%. Asi po pěti dnech se začne objevovat porost plísně (GÖRNER et al., 2004). Porost plísně má bát vysoký, pevný, čerstvý, v žádném případě by se neměl ze sýra před konzumací odstraňovat. Plíseň má prokazatelné antibiotické účinky (PAVELKA, 1996). Vnější vrstvy sýru se významně mění a jejich kasein, který byl na začátku zrání tuhý a křehký, se stává měkčím. Tyto změny jsou pozorovatelné i vizuálně. Po třech týdnech hlavního zrání se sýry balí a uchovávají při nízké teplotě asi při 5 C, nebo mírně vyšší, aby mohlo probíhat další pomalé zrání. Metabolismus Penicillium camemberti způsobuje štěpení bílkovin a hydrolýzu tuku. Vzniklé volné mastné kyseliny potom podléhají oxidativní dekarboxylaci za vzniku methylketonů. Při nevyhovující čistotě nářadí a zařízení používaného při výrobě se mohou množit i nežádoucí, i patogenní mikroorganismy. Nejčastěji jsou to bílá mléčná plíseň Geotrichum candidum, stafylokoky v množství 10 3 KTJ.g -1 nebo E. coli v množství 10 5 KTJ.g -1. Mezi choroboplodnými bakteriemi mohou být i enteropatogenní kmeny E. coli a Listeria monocytogenes (GÖRNER et al., 2004). Obr. 2 Penicillium camemberti (