Протеїни, присутні в зовнішніх шарах оболонки кульки, містять невелику кількість цинку, кальцію, заліза, магнію і міді. Існує також група ензимів (таких, як естерази і ліпази), пов'язаних з протеїнами, які відокремлені від молочного жиру оболонкою, але можуть вимиватися з непошкоджених жирових кульок. При енергійному перемішуванні оболонковий шар руйнується, що полегшує контакт ферментів і жиру, викликаючи його ліполіз.
Білки молока
Молочні білки діляться на дві основні групи: казенні, які знаходяться в молоці в колоїдному стані, і білки сироватки, присутні в плазмі в розчиненому стані.
Білки складаються з ланцюгів амінокислот, що часто мають спіральну структуру, яка визначає їх властивості і здатність вступати в реакцію. Для додання стабільності спіральній структурі окремі спіралі можуть з'єднуватися поперечними зв'язками, при цьому деякі білки еластичні і можуть скорочуватися, а інші — жорсткіші. Якщо білки денатуруються під впливом нагрівання або кислот, їх властивості змінюються, і вони менше піддається дії зовнішніх чинників. Поза сумнівом, змінити мікроструктуру компонентів молока, використовуваного для вироблення сира, можна лише трохи, але розгляд їх природи може допомогти в поясненні деяких труднощів, що виникають при виробництві сирів.
Казєїнни
Казеїн, основний білок молока, існує в молоці в основному у формі міцели. Міцела є комплексом, в який входить велика кількість казеїнових фракцій, що складаються з амінокислотних ланцюжків. Послідовність амінокислот в окремих фракціях казеїну розглядається багатьма авторами, зокрема, в роботі. До складу казеїнового комплексу входить близько 40% а-казеинов, 35% р-казеинов, 15% к-казеинов і 10% мінорних компонентів (15. 61 )2.
а-Казеїни зустрічаються в чотирьох варіантах залежно від породи тварини. У роботі приведені результати дослідження впливу генетичних варіантів молочних білків на щільність згустку, рівень рН і стійкість до нагрівання (особливо за наявності р-лактоглобуліна).
Варіант А а-казеїнів в коров'ячому молоці складається з 186 амінокислот, тоді як варіанти В, З і Про кожен з 199. Під час дозрівання сира с-казеїни може розщеплюватися на дрібніші з'єднання , кожне з яких має різний смак, залежний від кінцевої амінокислоти. У роботі висловлюється припущення, що фенилаланин як кінцева кислота викликає гіркоту. По номенклатурі 1984 р. а-казеїну складаються з аS, -и аS3-фракцнй. Головний компонент о-казеїну має п'ять генетичних варіантів (А, В, З, Про і Е), складається з 199 амінокислотних залишків і містить 8 фосфосеринових залишків. аS2-Казеїн містить 207 амінокислотних залишків, 2 залишки цистеррина. 10-13 фосфосеринових залишків. Розчинність казеїну дуже різна: к-казеїни растворимі при різних температурах і стійкі у присутності іонів кальцію, тоді як р-казеїн розчинимо при 4 °С, але тільки 0,2% його растворимі при 37 °С. У розчині кальцію 0,03% аз-казеїнів розчиняється при 4°С, але тільки 0,17% — при 37°С. Очевидно, що різна розчинність р-казеїну при різних температурах може грати важливу роль в коагуляції молока. Якщо молоко зберігається при низькій температурі (4 °С), р-казеїну може диссоціювати з казеїнового комплексу і при повторному нагріванні утворювати оболонку на поверхні міцел, утрудняючи коагуляцію молока за допомогою ензимів.
Р-казеїн складає 30-35% казеїнового комплексу, і його поліпептидний ланцюжок має 209 залишків амінокислот; різновиди р-казеїну: р-казеїн А, Р-казеїн В (Джерсе), р-казеїн Би (Зебу) і тип Е (Пьемонт). У роботах повідомляється про гіркі пептиди, що утворюються при розщеплюванні р-казеїна.
р-казеїни є частиною р-казеїнового ланцюга; існує щонайменше три варіанти у-казеїнів з трохи змінними ділянками ланцюгів. Мінорний (по старій класифікації) казеїн До, Т5в, 5 і Т5л вважаються ідентичними у-казеїнами. По номенклатурі 1984 р. у-казеїн містить з 29 по 209 амінокислотних залишків р-казеїна, у2-казеїн — з 106 по 209 залишків і у3-казеїн - з 108 по 209 амінокислотних залишків. Оскільки компоненти а,-казеїнових або Р-казєїнових ланцюгів відносно вільно виходять з складу казеїнових міцел і розчиняються, забезпечуючи «загальний казан» небілкового азоту, необхідного для розвитку бактерій, який також може служити як можливий попередник компонентів смаку і аромату.
к-Казеїн має тільки два варіанти — А і В і складає всього 11-15% казеїнового комплексу. Не дивлячись на невисокий вміст к-казеїна в міцелі, його присутність в молоці, призначеному для виробництва сира, надзвичайно важлива, оскільки всі його види володіють здатністю стабілізувати фракцію с-казеїну. У поліпептидному ланцюзі к-казеїна міститься 169 амінокислотних залишків, і, як інший казеїн. к-казеїн може розщеплюватися на коротші ланцюги. Важливою для сироваріння властивістю к-казеїна є те. що ензим реннген (хімозин) здатний розірвати його ланцюг між амінокислотними залишками в положенні 105 (фенилалл-нин) і 106 (метіонін). Дві частини, що утворюються при розщеплюванні к-казеїну. є нерозчинні параказен (амінокислоти з 1 по 105), який залишається пов'язаним з казеїновою міцелою, і розчинний вуглеводовмістний пептид (гликомакропептид; залишки амінокислот з 106 по 169).
Для виробництва сиру активно використовують козине і овече молоко. Дослідження відмінностей між казеїном цих типів молока, зокрема, вивчення хімічного складу а-казеїнів молока різних порід кіз показали, що слабкість згустка, утвореного при коагуляції козиного молока, пояснюється:
а) вищим рівнем змісту р-казеїну в порівнянні з коров'ячим молоком.
б) структурою а-казеїнів, що відрізняється. Хімічний склад казенне овечого молока вивчений менш детально.
Сироваткові білки
Молочна сироватка містить приблизно 0,6% сироваткових білків, з яких 0,3% складає Р-лактоглобулін, близько 0,07% — а-лактальбумін; крім того, присутні сироватковий альбумін і імуноглобуліни. Подібно до казеїну. сироваткові білки утворюють колоїдні розчини. Під впливом нагрівання р-лактоглобуліни піддаються агрегації і можуть вступати в реакцію з к-казеїном. що приводить до збільшення тривалості коагуляції. Окрім більш за ретельного час утворення згустка, взаємодія між р-лактоглобуліном і казеїном обумовлює отримання м'якшого згустка, який повільніше виділяє вологу. У роботі розглядаються властивості генетичних варіантів р-лактоглобуліну (Е, Р. З) молока великої рогатої худоби породи Балі (Бантенг).
Сироваткові білки не утворюють такий еластичний або здібний до ущільнення згусток, як казеїн, і тому сприяють збереженню вологи, що сприяє зростанню мікроорганізмів. У сироварінні сироваткові білки спочатку беруть участь в утворенні згустка, але, будучи розчинними, віддаляються разом з сироваткою при його розрізанні або дробленні. Білки, що залишилися, стають частиною сирного тесту і беруть участь в утворенні запасу амінокислот, забезпечуючий смак і аромат сира, а також є метаболитами для мікроорганізмів. Проте якщо молоко сиру концентрується методом ультрафільтрації, в згусток переходить велика частина сироваткових білків, що збільшує об'єм отримуваного продукту.
Молозиво і маститне молоко містять велику кількість сироваткових білків, які утрудняють видалення вологи із згустка.
Мінеральні речовини молока
Речовини, які зазвичай класифікуються як зольні речовини (зола) молока, мають надзвичайну важливість для виробництва сира. Зола містить велику кількість металів (калій, натрій, кальцій, магній, марганець, залізо, мідь, кобальт, цинк, хром і нікель) і неметалів (сіра. хлор, фосфор і йод). Останні зазвичай присутні у вигляді кислотних залишків (сульфати, фосфати і хлориди), а також у складі таких необхідних компонентів, як солі лимонної кислоти, що руйнуються в процесі озолення. У загальному випадку в коров'ячому молоці виявляється присутність близько 25 елементів, хоча наявність деяких з них залежить від раціону годування тварин.
Не дивлячись на те що багато хто з цих компонентів присутній в молоці у вельми невеликій кількості, вони надзвичайно важливі для ферментів і інших структур. Наприклад, кобальт входить до складу вітаміну В!2, цинк — в карбоангидразу, магній — в аргіназу, молібден — в ксантиноксидазу, залізо — в ксантиноксидазу і в лактопероксидазу. Хоча ці елементи необхідні для багатьох реакцій, що відбуваються в молоці і згустку, їх не можна розглядати як «добавки», оскільки їх кількість дуже низько.
Проте деякі солі молока мають величезну важливість для процесу виробництва сира, а кальцієві і магнієві солі фосфорної і лимонної кислот заслуговують особливої уваги. Хоча магній абсолютно не бере участь в утворенні міцел, він впливає на підтримку в молоці стійкої мінеральної рівноваги, а кальцій (у вигляді фосфату) входить в структуру казеїнового комплексу. Близько двох третин кальцію представлено у вигляді колоїдного розчину і одна третина — у вигляді дійсного розчину, хоча це співвідношення залежить від рівня рН і температури. Кількість кальцію, вступаючого в реакцію, складає менш однією десятою від загального його вмісту в молоці, а основна маса кальцію утворює комплекси з фосфатом, цитратом і казеїнами. Кількість доступного кальцію надає вплив на розмір казеїнових агрегатів, при цьому додавання хлориду кальцію перед внесенням сичужного ферменту збільшує розмір казеїнових міцел. З іншого боку, розбавлення молока водою до початку сычужного згортання може зменшити розмір міцел. У роботі показано, що іони кальцію грають велику роль в утворенні комплексів, чим іони магнію, калія або натрію.