Dodatki serowarskie: Nowości w dodatkach serowarskich

Można byłoby sądzić, że skoro umiejętności serowarskie ludzkości są dokumentowane już od III tysiąclecia przed naszą erą, to w obecnych czasach nic nowego nie jesteśmy już w stanie wymyślić w tej dziedzinie przemysłu mleczarskiego. Tymczasem, wraz z rozwojem technologicznym i technicznym, a także poszerzaniem oferty dodatków do żywności i zmianami preferencji smakowych konsumentów, pojawiają się nowości w zakresie kultur serowarskich i preparatów enzymatycznych przeznaczonych do przerobu mleka na sery.

Kultury starterowe

Jeszcze 15-20 lat temu, serowarskie kultury starterowe oferowano w celu przygotowywania zakwasów mleczarskich, macierzystych i roboczych, a rzadziej do bezpośredniego zaszczepiania mleka przerobowego. W ofercie firm biotechnologicznych, zajmujących się wytwarzaniem przemysłowych kultur starterowych, można było spotkać kultury głęboko mrożone, wysoko skoncentrowane w postaci łatwo rozpuszczalnej (służące do bezpośredniej inokulacji produktu), kultury liofilizowane wysoko skoncentrowane w postaci proszku (służące do bezpośredniej inokulacji produktu), kultury głęboko zamrożone skoncentrowane (służące do rozmnażania startera w masie), kultury liofilizowane skoncentrowane w postaci proszku (służące do namnażania startera w zakwasie), kultury płynne (służące do rozmnażania w postaci zakwasu macierzystego i roboczego). Obecnie, dla przemysłowej skali produkcji serów, oferta firm biotechnologicznych sprowadza się do kultur starterowych liofilizowanych wysoko skoncentrowanych dostępnych w postaci proszku i kultur głęboko mrożonych wysoko skoncentrowanych dostępnych w postaci łatwo rozpuszczalnych tabletek. Są to startery przeznaczone do bezpośredniej inokulacji mleka przerobowego, znane jako DVS (z ang. Direct Vat Set) lub DVI (z ang. Direct Vat Inoculation), a obecne w nich bakterie są wyselekcjonowane m.in. pod kątem tolerancji na sól, temperaturę i zmiany kwasowości środowiska (por. Zaręba D., Ziarno M., 2016. Kultury bakteryjne w produkcji serów twardych. Forum Mleczarskie Biznes 3, 20-26; Zaręba D., Ziarno M., 2016. Kultury bakteryjne do twarogów. Forum Mleczarskie Biznes 4, 34-38).

Zmienia się również klasyfikacja oferowanych starterów serowarskich. Dla przykładu, „The Dairy Processing Handbook” (obecnie powszechnie dostępny na stronie: http://www.dairyprocessinghandbook.com) jeszcze parę lat temu klasyfikował serowarskie kultury starterowe na cztery typy:

• Startery typu O lub N – niefermentujące cytrynianów, a więc podczas procesu fermentacji niewytwarzające ani aromatu ani dwutlenku węgla, stosowane w produkcji serów twarogowych, serów typu cheddar, serów typu feta i innych serów bez oczek, złożone z mezofilnych paciorkowców kwaszących Lactococcus lactis subsp. lactis oraz Lactococcus lactis subsp. cremoris.
• Startery typu L lub B – wywołujące powolną fermentację cytrynianów i wytwarzające niewielkie ilości aromatu, stosowane w produkcji twarogów, serów topionych i innych serów z małą liczbą oczek lub bez oczek, złożone z mezofilnych paciorkowców: Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, a także Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris (bakterie aromatyzujące) oraz Leuconostoc lactis (bakterie aromatyzujące).
• Startery typu D – powodujące szybką fermentację, z wytworzeniem intensywnego aromatu i znacznych ilości dwutlenku węgla, stosowane głównie w produkcji śmietany przeznaczonej do wyrobu masła, złożone z: Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris oraz Lactococcus lactis subsp. diacetylactis (bakterie aromatyzująco-kwaszące).
• Startery typu LD lub BD – szybko fermentujące, z wytworzeniem aromatu i dwutlenku węgla, stosowane w produkcji serów twarogowych i serów półtwardych (np. typu holenderskiego), złożone z Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris oraz Lactococcus lactis subsp. diacetylactis.

Poza powyższą klasyfikacją znajdowały się startery zawierające kultury bakterii mlekowych o wysokiej aktywności proteolitycznej (np. do serów średnio- i wysokodogrzewanych, takie jak Lactobacillus casei, Lb. plantarum, Lb. helveticus, Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus, Lb. delbrueckii subsp. lactis, S. thermophilus), bakterii propionowych (Propionibacterium freudenreichii), a także startery przeznaczone do produkcji serów pielęgnowanych na maź (Brevibacterium linens), czy serów pleśniowych (Penicillium, Geotrichum).

Aktualna wersja „The Dairy Processing Handbook” uwzględnia nieco inne podejście do klasyfikowania serowarskich kultur starterowych:

• Startery mezofilne: typu O (zawierające wyłącznie bakterie kwaszące: Lactococcus lactis subsp. lactis oraz Lactococcus lactis subsp. cremoris, przeznaczone do produkcji serów typu cheddar, feta i cottage cheese) oraz typu LD (zawierające bakterie kwaszące i/lub fermentujące cytryniany: Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris, przeznaczone do produkcji serów typu gouda, tylżycki, miękkich serów pleśniowych).
• Startery termofilne: typu Streptococcus (zawierające Streptococcus thermophilus, przeznaczone do produkcji serów typu mozzarella, brie, serów typu szwajcarskiego), typu jogurtowego (zawierające Streptococcus thermophilus, Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus, przeznaczone do produkcji serów typu mozzarella i serów dedykowanych do pizzy), typu Lactobacillus (zawierające Lb. delbrueckii subsp. lactis, Lb. helveticus, przeznaczone do produkcji serów typu grana i szwajcarskiego).
• Startery mieszane: typu RST (zawierające Lc. lactis subsp. lactis, Lc. lactis subsp. cremoris, S. thermophilus, przeznaczone do produkcji serów typu cheddar), typu FRC (zawierające Lc. lactis subsp. lactis, Lc. lactis subsp. cremoris, S. thermophilus, Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus, przeznaczone do produkcji serów typu feta i innych solankowych).

Osobno wymieniane są kultury starterowe przeznaczone do serów pielęgnowanych na maź (Brevibacterium linens) i serów pleśniowych (Penicillium, Geotrichum). Nie mniej ważne są kultury starterowe bakterii propionowych, przeznaczone do twardych serów podpuszczkowych dojrzewających typu szwajcarskiego, z charakterystycznymi dużymi i okrągłymi oczkami (Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii, Propionibacterium freudenreichii subsp. globosum) oraz dodatkowe startery aromatyzujące, w których skład wchodzić mogą wyselekcjonowane szczepy bakterii mlekowych, nawet z gatunku Enterococcus faecium.

Oczywiście, nowości w zakresie serowarskich kultur starterowych nie ograniczają się tylko do zmiany klasyfikowania starterów i wyszukiwania coraz to nowszych szczepów stosowanych bakterii kwaszących lub aromatyzujących. Od kilku lat intensywnie rozszerzana jest oferta kultur ochronnych przydatnych w produkcji serów podpuszczkowych dojrzewających i niedojrzewających (np. serów typu feta) a także serów kwasowych, skutecznie powstrzymujących rozwój niepożądanej mikroflory bakteryjnej oraz pleśni i drożdży. W składzie takich starterów znajdują się bakterie wyróżniające się zdolnością do intensywnej produkcji bakteriocyn, w tym szczepy bakterii z gatunków Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus lub Propionibacterium freudenreichii.

Preparaty enzymatyczne

Także w kategorii preparatów enzymatycznych wspomagających produkcję serowarską obserwuje się nowości. Obecnie oferowane są różne preparaty koagulujące: dostępne są zarówno preparaty pochodzenia zwierzęcego (podpuszczki naturalne), jak i preparaty mikrobiologiczne. Preparaty podpuszczki naturalnej są preparatami będącymi mniej lub bardziej oczyszczonymi ekstraktami naturalnych enzymów (np. chymozyny i pepsyny) lub pojedynczymi enzymami (np. czystej chymozyny) wytwarzanych przez żołądki cieląt i/lub dorosłych krów, ewentualnie jagniąt. Tego typu dodatki zwykle są stosowane w produkcji serów szlachetnych, zarówno świeżych jak i dojrzewających. Oferowane preparaty są wytwarzane w postaci płynnej lub sproszkowanej (granulatu lub tabletek). Preparaty koagulantów mikrobiologicznych są zwykle otrzymywane w wyniku fermentacji wyselekcjonowanych, czystych kultur pleśni z gatunku Rhizomucor miehei lub Mucor pusillus. Są preparatami specyficznych peptydaz, wytwarzanymi w formie granulatu, tabletek lub płynnej, o czystości spożywczej, a co najważniejsze, aktywności i zakresie działania porównywalnymi z enzymami pochodzenia zwierzęcego. Pod względem zdolności do koagulacji kazeiny preparaty mikrobiologiczne nie ustępują pola preparatom podpuszczki naturalnej, dlatego są rekomendowane do produkcji wszystkich rodzajów serów podpuszczkowych lub kwasowo-podpuszczkowych. Podczas poszukiwania koagulujących enzymów pochodzenia mikrobiologicznego, firmy biotechnologiczne intensywnie zwracają uwagę na kontrolowaną i ściśle określoną aktywność proteolityczną enzymu. Z punktu widzenia koagulacji mleka, a dokładniej mówiąc, enzymatycznego wytrącenia kazeiny, ważne jest, aby preparat hydrolizował jedynie wiązanie między 105 a 106 aminokwasami we frakcji kappa-kazeiny. Taka aktywność, powodując odłączenie glikomakropeptydu (reszty aminokwasów 106-169) o masie cząsteczkowej 8 kDa, powoduje szereg przemian w strukturze miceli kazeinowej i w efekcie prowadzi do ich agregacji i utworzenia skrzepu. Tymczasem, wiele enzymów koagulujących, w tym podpuszczki naturalne, oprócz hydrolizy wiązania między 105 a 106 aminokwasami, wykazuje aktywność także wobec innych wiązań peptydowych prowadząc w skrajnych przypadkach do tak znacznego pocięcia kazeiny, że obserwuje się pojawienie tzw. pyłu kazeinowego, straty wydatku sera, nadmierne zmiękczanie masy serowej podczas długiego przechowywania, a nawet pojawianie się goryczki w serach długodojrzewających. Oferowane preparaty koagulujące są wytwarzane zgodnie z uznawanymi i obowiązującymi wymaganiami dotyczącymi produkcji enzymów spożywczych, standardami JEFCA (FAO/WHO) lub innymi (np. Kosher, Halal, dotyczącymi braku wybranych alergenów czy składników GMO).

Oferta serowarskich preparatów enzymatycznych nie ogranicza się do preparatów koagulujących. Obecne tendencje produkcyjne kładą nacisk na skracanie procesu produkcyjnego, co w przypadku produkcji serowarskiej najczęściej dotyczy etapu dojrzewania serów podpuszczkowych długodojrzewających. W celu skrócenia etapu wielomiesięcznego dojrzewania takich serów wykorzystuje się preparaty proteaz i peptydaz, a niekiedy również lipaz. Preparaty takie są dostępne w postaci płynnej lub sproszkowanej. Nadają się do skracania etapu dojrzewania serów podpuszczkowych, poprzez przyspieszenie przemian białek i lipidów, a także powstawanie specyficznych cech smakowych (np. gdy jest wymagany bardziej ostry, pikantny smak) w dowolnym rodzaju sera. Właściwa selekcja enzymów i dobranie ich aktywności nie tylko spowoduje przyspieszenie procesu dojrzewania serów podpuszczkowych długodojrzewających bez ryzyka pojawienia się goryczki, ale także pozwoli na optymalizację cech smakowych.

Osobną kategorią preparatów enzymatycznych, obecnie mających znaczne powodzenie w serowarstwie, są preparaty laktazy, czyli enzymu wykazującego zdolność do hydrolizy laktozy. Powodzenie tych preparatów jest konsekwencją mody na mleczne wyroby bezlaktozowe. O ile w przypadku serów podpuszczkowych długodojrzewających, w czasie wielu miesięcy dojrzewania obserwuje się istotnie znaczącą redukcję zawartości laktozy, to w serach świeżych lub krótkodojrzewających poziom laktozy może być barierą dla osób cierpiących na nietolerancję laktozy. Wykorzystanie preparatów laktazy do mleka serowarskiego przeznaczonego do produkcji serów świeżych lub krótkodojrzewających wydaje się zatem uzasadnione, gdyż dzięki temu produkty te stają się dostępne dla grupy konsumentów, którzy do tej pory nie mogli korzystać z tej oferty rynkowej. Obecnie oferowane preparaty laktazy są otrzymywane na drodze mikrobiologicznej w wyniku fermentacji wyselekcjonowanych, czystych kultur różnych drobnoustrojów. W zależności do fizjologicznej specyfiki producenta laktazy, otrzymany preparat enzymu może wykazywać aktywność w temperaturze pokojowej, większej (np. w temperaturze 37°C) lub mniejszej (np. w temperaturze 4°C), a także w środowisku o różnej kwasowości lub różnym stężeniu soli.

Oferta preparatów enzymatycznych wspomagających produkcję serowarską uwzględnia jeszcze jedną grupę enzymów. Są to preparaty, których wykorzystanie ma służyć bioochronie produktu finalnego przed rozwojem mikroflory niepożądanej. Przykładem takich preparatów są preparaty lizozymu, enzymu niezwykle skutecznego wobec wegetatywnych komórek bakterii fermentacji masłowej z gatunku Clostridium tyrobutyricum, odpowiedzialnych za późne wzdęcia serów podpuszczkowych długodojrzewających. Lizozym hamuje wzrost komórek tych bakterii, powodując całkowitą lub częściową lizę błony komórkowej. Warto zauważyć, że jeśli lizozym jest otrzymywany z białka jaja kurzego, to ser do którego został użyty preparat takiego lizozymu, należy etykietować na obecność alergenu jaja kurzego. Do preparatów enzymatycznych mających działanie przeciwdrobnoustrojowe zalicza się również preparaty których aktywność opiera się na systemie laktoperoksydazy (LPS), czyli naturalnym systemie enzymatycznym mleka surowego działającym przeciwbakteryjnie. Jak wiadomo, system LPS jest aktywny wobec bakterii Gram-ujemnych i Gram-dodatnich (bardziej wrażliwe są bakterie Gram-ujemne: w tym E. coli, Salmonella, Pseudomonas), ale ze względu na różnice w strukturze ściany i błony komórkowej obserwuje się różną oporność bakterii i grzybów na LPS. Takie preparaty znajdują już przemysłowe zastosowane w produkcji serów typu cottage cheese lub mozzarella, w których zapobiegają rozwojowi bakterii Gram-dodatnich, Gram-ujemnych, drożdży i pleśni, a jednocześnie zapobiegają nadmiernej aktywności kultur starterowych stabilizując kwasowość końcowego produktu. Co ważniejsze, stosowanie tego typu preparatów nie powoduje zmiany cech organoleptycznych produktu.