И.В. Логинова, канд. техн. наук, научный сотрудник ВНИИ маслоделия и сыроделия — филиала ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН
И.Н. Делицкая, канд. техн. наук, старший научный сотрудник ВНИИ маслоделия и сыроделия — филиала ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН
В.А. Мордвинова, канд. техн. наук, руководитель направления исследований по технологии сыроделия ВНИИ маслоделия и сыроделия — филиала ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН
Для потребителей важны не только качество и безопасность продукции, но и ее органолептические характеристики (вкус, аромат, консистенция). В условиях нарастающей конкуренции производители должны уделять этому аспекту особое внимание, используя как субъективные методы дегустационной оценки, так и объективные инструментальные исследования. В статье освещены биохимические процессы, влияющие на органолептические качества сыров.
Введение
Потребление сыров в России растет, следовательно, растет и их производство. Так, с 2018 г. оно увеличилось на 48% [1]. Для большинства потребителей основными, после стоимости, критериями выбора продукта на торговой полке служат органолептические характеристики (вкус, аромат, консистенция). Это означает, что одной из ключевых задач для производителей сыров, наряду с обеспечением безопасности и качества продукции, является улучшение ее потребительских, или органолептических характеристик (хотя органолептическую оценку также можно отнести к качественным показателям).
В штате каждого предприятия имеется дегустационная комиссия, которая состоит из руководителей подразделений, технологов, заведующего лабораторией и др. Члены такой комиссии должны пройти специальное обучение, иметь подтверждающие документы о сенсорных способностях. Комиссия должна также подвергнуться процедурам валидации и верификации для того, чтобы обеспечить объективный характер выдаваемых ею протоколов или дегустационных листов, т.к. органолептическая оценка имеет один недостаток — субъективность [2]. По этой причине в дополнение к органолептическим методам анализа целесообразно использовать инструментальные методы, не зависящие от органов чувств человека.
Факторы, влияющие на органолептические характеристики сыра
Вкус, аромат и консистенция сыра зависят от многих факторов: химического состава молока; видового состава заквасочных культур; сычужного фермента, его вида и количества; температурных и временных условий созревания [3]. Совокупность всех этих факторов обусловливает сложные биохимические реакции, такие как гликолиз остаточной лактозы и катаболизм лактата и цитрата, липолиз и катаболизм свободных жирных кислот, протеолиз и катаболизм аминокислот.
Все вкусоароматические вещества, образующиеся в процессе созревания сыров, можно разделить на летучие и нелетучие. К первой группе относятся спирты, кислоты, сложные эфиры, альдегиды и кетоны — от них зависит аромат сыров. Вторую составляют в основном органические кислоты, аминокислоты, редуцирующие сахара, нуклеотиды, полипептиды и т.д. — они определяют вкус сыра.
На процесс гликолиза влияют заквасочные культуры, благодаря которым образуются короткоцепочечные ароматизирующие соединения: ацетат, ацетоин, диацетил, этанол, ацетальдегид. Некоторые культуры образуют пропионат.
Большое влияние на вкус, аромат и текстуру сыра оказывает липолиз. Липазы попадают в сыр из молока, закваски, вспомогательных заквасочных культур, бактерий, не являющихся заквасочными, и экзогенных ферментов. В ходе липолиза сложноэфирные связи между триглицеридами и жирными кислотами разрушаются под действием липазы, вследствие чего образуются моноглицериды, диглицериды и свободные жирные кислоты. В результате разложения молочного жира во время созревания сыра образуется ряд жирных кислот со средними и короткими углеродными цепями (С > 4). Характерный вкус сыру придают короткоцепочечные жирные кислоты, некоторые из которых являются предшественниками ароматных соединений и преобразуются в другие ароматические вещества, включая лактоны и спирты. Во время разложения молочного жира вследствие реакции этерификации между короткоцепочечными и среднецепочечными жирными кислотами образуются сложные эфиры. Сложноэфирные соединения в сыре играют важную роль в формировании сладких, фруктовых и цветочных ароматов. Однако чрезмерное количество этилбутирата и этилкапроата приводит к выраженному нарушению фруктового вкуса. Кроме того, тиоэфиры, образующиеся в результате реакции свободных жирных кислот с сульфгидрильными группами белка, придают вкус чеснока, серы или тухлых яиц.
Свободные жирные кислоты, такие как уксусная, октановая и декановая, являются ароматическими веществами, влияющими на вкус сыра. Так, уксусная кислота придает ему остроту, но слишком большое ее количество может негативно сказаться на запахе сыра, а также сделать его вкус неприятно щиплющим.
Окисление жирных кислот, особенно полиненасыщенных, способно привести к образованию различных ненасыщенных альдегидов с интенсивными вкусами, что может стать причиной появления отталкивающего запаха, связанного с прогорклостью, который свидетельствует о порче сыра [4, 5].
Гидролиз белка (протеолиз) — основная биохимическая реакция, влияющая на формирование сырного вкуса и аромата. Предшественниками многих вкусовых веществ в сыре являются пептиды и свободные аминокислоты, образующиеся в результате протеолиза во время производства и созревания сыра. В результате действия трансаминазы, дезаминазы, декарбоксилазы и других ферментов свободные аминокислоты превращаются в ряд летучих и нелетучих ароматических веществ (кетонов, альдегидов, кислот, спиртов) путем дезаминирования, аминирования и декарбоксилирования. Концентрацию метионина, лейцина и глутаминовой кислоты можно считать показателем степени гидролиза белка в сыре.
Ферментативное удаление аминогруппы аминокислот приводит к образованию вкусовых и ароматических веществ, таких как 3-метилбутанол, метионил-пропиловый альдегид, сульфиды и ароматические эфиры, которые придают сыру солодовый, картофельный, острый и цветочный аромат.
Аминокислоты с разветвленной цепью — предшественники ароматических соединений, среди которых можно назвать изобутиловый эфир, 3-метилбутаналь и 2-метилбутаналь. Кроме того, изолейцин, лейцин и валин способны декарбоксилироваться с образованием изобутилового эфира, 2-метилэтаналя и кетоизокапроата, обладающих сильным неприятным запахом. Катаболизм ароматических аминокислот начинается с этапа трансаминирования, в ходе которого из триптофана, фенилаланина и тирозина образуются индолилпируват, фенилпируват и п-гидроксифенилпируват. Трансформация триптофана или фенилаланина во многих твердых и мягких сырах приводит к образованию бензальдегида, который имеет горьковатый миндальный привкус. Аминокислоты также дезаминируются и декарбоксилируются с образованием таких соединений, как α-кетокислоты, аммиак и амины, которые затем превращаются в спирты, эфиры и кислоты.
В сыре метионин превращается в летучие соединения серы: метантиол (прогорклый вкус), диметилсульфид и диметилтрисульфид (чесночный вкус). Во многих сортах сыра они являются основными вкусовыми веществами.
Кроме образования ароматических веществ протеолиз с последующим окислительным декарбоксилированием аминокислот может приводить к возникновению низкомолекулярных биогенных аминов, избыточное количество которых вызывает негативные физиологические реакции [4, 6, 7].
Методы оценки веществ, оказывающих влияние на вкус
Методами, наиболее подходящими для контроля высвобождения и количественного определения свободных жирных кислот, являются газовая хроматография (ГХ) и высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Чаще всего применяют ГХ [8].
Пептидный профиль сыров определяют при помощи хроматографии и электрофореза. Эффективным и достаточно простым способом контроля протеолиза является электрофорез в полиакриламидном геле с мочевиной. Он хорошо зарекомендовал себя при исследовании сыров на разных стадиях созревания. Для получения и исследования пептидного профиля широко применяются методы высокоэффективной жидкостной хроматографии: ионообменная, гель-фильтрационная, обращеннофазная, аффинная.
Аминокислотный состав сыров определяют при помощи аминокислотных анализаторов на основе ионообменной хроматографии с применением постколоночной дериватизации с нингидрином (превращения анализируемых соединений после выхода из колонки в целях улучшения характеристики их последующего детектирования) и фотометрического детектирования соответственно при 570 и 440 нм. Этот метод является достаточно быстрым и точным. Есть и другие способы определения аминокислотного состава: посредством ядерно-магнитного резонанса и ВЭЖХ [9, 10].
Летучие органические соединения и летучие жирные кислоты обычно анализируют с помощью газовой хроматографии — масс-спектрометрии (ГХ-МС), а также электронного носа, который позволяет определить профиль аромата образцов за короткое время. Электронный нос имеет существенные преимущества перед ГХ-МС в различении интегральных профилей аромата, хотя он не может идентифицировать явные летучие соединения различных образцов. Для распознавания летучих органических соединений, оказывающих значительное влияние на вкусовые и ароматические свойства продукта, широко применяется электрофорез [3].
При изучении вкусовых свойств сыра с целью идентификации, количественного определения и органолептического описания присутствующих в нем разнообразных ароматических соединений используется газовая хроматография-ольфактометрия (ГХ-О), предусматривающая взаимодействие специально обученного дегустатора с прибором. Для проведения ГХ-О выходной поток из колонки газового хроматографа разделяется между детектором и нюхательным конусом, в который дополнительно подается увлажненный воздух, чтобы создать более благоприятные условия для дегустатора. Если запах обнаружен, то дегустатор описывает его либо напротив пика на диаграммном самописце, отражающего содержание анализируемого вещества, либо «вслепую», так, чтобы избежать влияния пика. В том случае, когда необходимо определить интенсивность запаха, дегустатор дает оценку его силы. Основной недостаток ГХ-О — необходимость довольно продолжительного обучения дегустаторов, а также длительность проведения анализа [11].
Одним из инновационных приборов является потенциометрический электронный язычок, состоящий из семи датчиков и электрода сравнения. Его показания имеют высокую степень корреляции с результатами, полученными в ходе панельных исследований сенсорной системы человека, т.е. данный прибор демонстрирует высокий потенциал как полезный инструмент сенсорного анализа, хотя пока применим только для жидких продуктов [12].
Еще одним важным органолептическим показателем для сыров является рисунок, по которому можно идентифицировать сыр, а также судить о нарушении технологических или санитарных условий его изготовления. Оценка рисунка, как и любой другой органолептической характеристики, имеет такой недостаток, как субъективность. Кроме того, чтобы изучить развитие рисунка во время созревания сыра, необходимо разрушить целостность сырной головки, а значит, внести изменения в процесс созревания. В связи с этим особое внимание уделяется неразрушающим методам оценки качества сыра: рентгенографии, компьютерной томографии, магнитно-резонансной томографии.
В рентгенографии рисунок проецируется на плоскость, где сырные глазки перекрывают друг друга, вследствие чего возникает сложность в прочтении изображения. При использовании метода компьютерной томографии получаются трехмерные изображения, обработка которых с помощью специальных программ позволяет получить более достоверную информацию о количестве, объеме и распределении глазков в сырной матрице. Минусом этих двух методов является то, что существует риск для здоровья оператора. Менее опасным, но не менее информативным способом оценки рисунка может служить использование магнитно-резонансной томографии, позволяющее оценивать количество, объем и пространственное распределение глазков в сыре [13].
Консистенция сыра — это органолептическая характеристика, по которой можно оценить биохимические и микробиологические процессы, происходящие во время созревания. Она зависит от многих факторов: массовой доли влаги, жира и белка, температурных процессов изготовления сыра, условий посолки, температурно-влажностных режимов созревания, течения процессов липолиза и протеолиза. Первоначальную оценку консистенции проводят пробой на излом, а окончательную — в полости рта при раскусывании и разжевывании образца [14].
Консистенцию или структурно-механические свойства продуктов можно анализировать при помощи специальных приборов: пенетрометров, дефометров, структурометров. Эти приборы позволяют оценить твердость, упругость и пластичность продукта [15].
Заключение
Для получения стабильного качества сыров важно установить взаимосвязь между органолептическим восприятием вкуса, аромата и текстурно-реологических характеристик продукта, с одной стороны, и результатами химического и инструментального анализа, с другой, а также понять, как они соотносятся с технологическими операциями производства сыра. При этом стоит учитывать, что химические соединения, оказывающие влияние на органолептические характеристики, не являются постоянными и зависят от множества факторов, которые сложно целенаправленно регулировать. Кроме того, для разных вкусо-ароматических веществ существует различный порог восприятия, а сырный матрикс сырная матрица влияет на удержание или высвобождение отдельных компонентов.
Следует принимать во внимание и особенности методов экстракции, их возможности и избирательность. На запах и аромат сыров оказывает влияние лишь малая часть всех летучих соединений, которые находятся в продукте. Выявление подобных взаимосвязей — дело долгое и непростое. Возможно, с появлением искусственного интеллекта произойдет прорыв в данном направлении исследований.
Резюме:
Органолептическая оценка является важным элементом комплексной оценки качества сыров. Ее должны проводить квалифицированные дегустационные комиссии, состоящие из обученных экспертов. В дополнение к результатам органолептической оценки с целью подтверждения сделанных выводов целесообразно использовать инструментальные методы, позволяющие определить качество продукта по отдельным параметрам путем измерений, результаты которых не зависят от органов чувств человека.
Использованная литература:
1. Горощенко Л.Г. Динамика показателей российского рынка сыров в 2023 и 2024 годах // Сыроделие и маслоделие. – 2024. – № 3. – С. 11–19.
2. Делицкая И.Н., Мордвинова В.А., Логинова И.В. Особенности проведения органолептической оценки сыров // Технический оппонент. – 2023. – № 3. – С. 37–40.
3. Почицкая И.М., Лактионова А.П., Рослик В.Л. Исследование ароматобразующих компонентов сычужных сыров // Пищевые системы. – 2018. – Т. 1. – № 4. – С. 19–26. DOI: 10.21323/2618-9771-2018-1-4-19-26.
4. Белов А.Н., Кригер А.В., Коваль А.Д., Миклишанский В.А. Формирование органолептических показателей сыров и управление процессом созревания // Сыроделие и маслоделие. – 2018. – № 4. – С. 36–38.
5. Топникова Е.В., Мордвинова В.А., Данилова Е.С., Антипов Э.С. Изучение изменения жировой фазы в процессе изготовления сыров // Все о мясе. – 2020. – № 5S. – С. 351–355. DOI: 10.21323/2071-2499-2020-5S-351-355.
6. Лепилкина О.В., Григорьева А.И. Ферментативный протеолиз при преобразовании молока в сыр // Пищевые системы. – 2023. – Т. 6. – № 1. – С. 36–45. DOI: 10.21323/2618-9771-2023-6-1-36-45.
7. Мордвинова В.А., Делицкая И.Н., Мягконосов Д.С. и др. Молокосвертывающие ферментные препараты и органолептические показатели сыров // Сыроделие и маслоделие. – 2023. – № 2. – С. 15–18. DOI: 10.31515/2073-4018-2023-2-15-18.
8. Мордвинова В.А., Топникова Е.В., Данилова Е.С., Остроухова И.Л. Влияние изменений в жировой фазе на особенности формирования показателей качества полутвердых и твердых сыров // Пищевые системы. – 2022. – Т. 5. – № 4. – С. 361–368. DOI: 10.21323/2618-9771-2022-5-4-361-368.
9. Почицкая И.М. Лобазова И.Е., Рослик В.Л., Рябова К.С. Мониторинг молочных изделий по витаминно-минеральному и аминокислотному составу // Пищевая промышленность: наука и технологии. – 2021. – Т. 14. – № 4. – С. 24–33. DOI: 10.47612/2073-4794-2021-14-4(54)-24-33.
10. Ермолаев В.А. Исследование аминокислотного состава сыров // Переработка молока. – 2011. – № 12. – С. 38–39.
11. Boscaini E., van Ruth S., Biasioli F., et al. Gas chromatography-olfactometry (GC-O) and proton transfer reaction-mass spectrometry (PTR-MS) analysis of the flavor profile of grana padano, parmigiano reggiano, and grana trentino cheeses. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2003, vol. 51, no. 7, pp. 1782–1790. DOI: DOI: 10.1021/jf020922g.
12. Hruskar M., Major N., Krpan M. Application of a potentiometric sensor array as a technique in sensory analysis. Talanta, 2010, vol. 81, no. 1–2, pp. 398–403. DOI: 10.1016/j.talanta.2009.12.015.
13. Лепилкина О.В., Лепилкина О.Н., Логинова И.В. Рисунок в сырах: причины образования и методы оценки // Пищевые системы. – 2021. – Т. 4. – № 3. – С. 180–189. DOI: 10.21323/2618-9771-2021-4-3-180-189.
14. Мордвинова В.А., Делицкая И.Н., Консистенция как показатель идентификации сыра // Переработка молока. – 2021. – № 2. – С. 6–9. DOI: 10.33465/2222-5455-2021-2-6-8.
15. Лепилкина О.В., Бухарина Г.Б. Что нужно знать о реологических свойствах молочных продуктов // Молочная промышленность. – 2022. – № 11. – С. 26–27. DOI: 10.31515/1019-8946-2022-11-26-27.
=================================
Instrumental methods for assessing cheese organoleptic characteristics
I.V. Loginova, Candidate of Engineering Sciences, Researcher, All-Russian Research Institute of Butter and Cheese Making – branch of Gorbatov Federal Scientific Center for Food Systems
I.N. Delitskaya, Candidate of Engineering Sciences, Senior Researcher, All-Russian Research Institute of Butter and Cheese Making – branch of Gorbatov Federal Scientific Center for Food Systems
V.A. Mordvinova, Candidate of Engineering Sciences, Head of Research in Cheese Making Technology, All-Russian Research Institute of Butter and Cheese Making – branch of Gorbatov
Keywords: оrganoleptic characteristics, tasting committee, sensory evaluation, glycolysis, lipolysis, proteolysis, fatty acids, amino acids, cheese quality, instrumental analysis
For consumers, not only the quality and safety of products, but their organoleptic characteristics (taste, aroma, consistency) are important. In conditions of increasing competition, manufacturers should pay special attention to this aspect, attracting both subjective methods of tasting assessment and objective instrumental ones. The article highlights the biochemical processes affecting cheese organoleptic qualities.
Summary
Organoleptic evaluation is an important element of comprehensive cheese quality assessment. It should be conducted by qualified tasting commissions consisting of trained experts. To confirm their conclusions, it is also advisable to use instrumental methods which allow determining product quality by individual measured parameters and do not depend on human senses.
References
1. Goroschenko L.G. Russian cheese market trends in 2023–2024. Syrodelie i maslodelie [Cheese- and Buttermaking], 2024, no. 3, pp. 11–19 (in Russian).
2. Delitskaya I.N., Mordvinova V.A., Loginova I.V. Features of the organoleptic evaluation of cheeses. Tekhnicheskiy opponent [Technical Opponent], 2023, no. 3, pp. 37–40 (in Russian).
3. Pochitskaya I.M., Laktionova A.P., Roslik V.L. Research of aroma formed components of rennet cheeses. Pishchevie sistemy [Food systems], 2018, vol.. 1, no. 4, pp. 19–26 (in Russian). DOI: 10.21323/2618-9771-2018-1-4-19-26.
4. Belov A.N., Kriger A.V., Koval' A.D., Miklishannskii V.A. Formation of the organoleptic properties of cheese and control of cheese ripening process. Syrodelie i maslodelie [Cheese- and Buttermaking], 2018, no. 4, pp. 36–38 (in Russian).
5. Topnikova E.V., Mordvinova V.A., Danilova E.S., Atnilov E.S. Study of fat phase change in the process of cheese production. Vsyo o myase [All About Meat], 2020, no. 5S, pp. 351–355 (in Russian). DOI: 10.21323/2071-2499-2020-5S-351-355.
6. Lepilkina O.V., Grigorieva A.I. Enzymatic proteolysis during the conversion of milk into cheese. Pishchevie sistemy [Food systems], 2023, vol. 6, no. 1, pp. 36–45 (in Russian). DOI: 10.21323/2618-9771-2023-6-1-36-45.
7. Mordvinova V.A., Delitskaya I.N., Myagkonosov D.S., et al. Milk-clotting enzyme preparations and organoleptic characteristics of cheeses. Syrodelie i maslodelie [Cheese- and Buttermaking], 2023, no. 2, pp. 15–18 (in Russian). DOI: 10.31515/2073-4018-2023-2-15-18.
8. Mordvinova V.A., Topnikova E.V., Danilova E.S., Ostroukhova I.L. Impact of changes in the fat phase on the peculiarities of the formation of quality indicators of semi-hard and hard cheeses. Pishchevie sistemy [Food systems], 2022, vol. 5, no. 4, pp. 361–368 (in Russian). DOI: 10.21323/2618-9771-2022-5-4-361-368.
9. Pochitskaya I.M., Labazava I.E., Roslik V.L., Ryabova K.S. Monitoring of milk products by vitamin-mineral and amino acid composition. Pishchevaya promyshlennost’: nauka i tekhnologii [Food Industry: Science and Technologies], 2021, vol. 14, no. 4, pp. 24–33 (in Russian). DOI: 10.47612/2073-4794-2021-14-4(54)-24-33.
10. Ermolaev V.A. Investigation of the amino acid composition of cheeses. Pererabotka moloka [Milk Processing], 2011, no. 12, pp. 38–39 (in Russian).
11. Boscaini E., van Ruth S., Biasioli F., et al. Gas chromatography-olfactometry (GC-O) and proton transfer reaction-mass spectrometry (PTR-MS) analysis of the flavor profile of grana padano, parmigiano reggiano, and grana trentino cheeses. J Agric Food Chem, 2003, vol. 51, no. 7, pp. 1782–1790. DOI: 10.1021/jf020922g.
12. Hruskar M., Major N., Krpan M. Application of a potentiometric sensor array as a technique in sensory analysis. Talanta, 2010, vol. 81, no. 1–2, pp. 398–403. DOI: 10.1016/j.talanta.2009.12.015.
13. Lepilkina O.V., Lepilkina O.N., Loginova I.V. Eyes in cheese: reasons for formation and methods of assessment. Pishchevie sistemy [Food systems], 2021, vol. 4, no. 3, pp. 180–189. DOI: 10.21323/2618-9771-2021-4-3-180-189.
14. Mordvinova V.A., Delitskaya I.N., Consistency as an indicator of cheese identification. Pererabotka moloka [Milk Processing], 2021, no. 2, pp. 6–9 (in Russian). DOI: 10.33465/2222-5455-2021-2-6-8.
15. Lepilkina O.V., Bukharina G.B. What you need to know about the rheological properties of dairy products. Molochnaya promyshlennost’ [Dairy Industry], 2022, no. 11, pp. 26–27 (in Russian). DOI: 10.31515/1019-8946-2022-11-26-27.
***
РИА «Стандарты и качество» #СТандартыиКачество
По вопросам подписки обращайтесь по тел. +7 (495) 771-66-52, пишите на e-mail: podpiska@mirQ.ru или оставляйте заявку на нашем сайте https://ria-stk.ru
Присоединяйтесь к сообществам издательства «Стандарты и качество»: Telegram: https://t.me/riastk, VK: https://vk.com/ria_stk.
