Koagulacja to niesamowity proces, który w krótkim czasie zmienia mleko w galaretowaty skrzep a ten po dalszej obróbce w ser. Nas interesuje serowarstwo na dużo bardziej zaawansowanym poziomie i „galaretowaty skrzep” to mało profesjonalne wyjaśnienie procesu koagulacji. Historia serowarstwa sięga 8,5 tyś lat wstecz, to czasy w których nie rozumiano biochemicznych procesów, które zachodzą w trakcie produkcji i podczas dojrzewania sera. Czasy się zmieniły, dziś wiedza na ten temat pozwala nam wyjaśnić dawniej nierozumiane procesy. Wpis ten ma za zadanie poszerzyć wiedzę na temat koagulacji i jest jednym z serii wpisów, które przybliżają procesy biochemiczne.

Kompozycja mleka

Aby zacząć temat przemian mleka musimy się w pierwszej kolejności pochylić nad tym najważniejszym w serowarstwie surowcem. Pisałem już o tym przy okazji analizowania tematu lipolizy (więcej o lipolizie w artykule: LIPOLIZA – BIOCHEMIA DOJRZEWANIA SERA). Mleko to w około 87% woda, cukier (laktoza) 4,8%, tłuszcz 3,9% i białko około 3,6%, reszta to sole mineralne. Mleko jest naturalną emulsją, roztworem koloidalnym dwóch niemieszających się wzajemnie cieczy. Typ emulsji, który interesuje nas najbardziej to olej-woda O/W, gdzie to olej jest substancją rozproszoną a woda substancją lub fazą rozpraszającą. Przykładem tego typu emulsji jest mleko. Tłuszcz zawarty w mleku występuje w postaci sferycznych cząsteczek o średnicy 2-4 mikrometrów, cząsteczki kazeiny są znacznie mniejsze. Oto jak przedstawia się budowa oraz stosunek cząsteczek tłuszczu do miceli kazeiny.

Kazeina micele a tłuszcz

Białko mleka

Głównym białkiem występującym w mleku jest kazeina 80% oraz białka serwatkowe około 20%. W mleku krowim 40% kazeiny stanowi frakcja α, 30% frakcja β, pozostałe 15% to frakcja κ. Poszczególne frakcje różnią się choćby masą cząsteczkową, zawartością fosforu i składem aminokwasowym. W mleku kazeina występuje w postaci miceli czyli grup cząsteczek zorganizowanych w formę kulistą. Dzieje się to za sprawą grup fosforanowych które utrzymują submicele blisko siebie (Schemat budowy miceli poniżej). W skład każdej miceli wchodzi 10 do 500 podjednostek frakcji kazeinowych, które połączone są ze sobą jonami wapniowymi, fosforanowymi i cytrynianowymi. Frakcja κ jest z naszego serowarskiego punktu widzenia najbardziej interesująca ponieważ nie zagłębiając się w szczegóły formuje wokół miceli włochatą barierę, która uniemożliwia agregację czyli łączenie się miceli. Łączeniu się miceli nie sprzyja również ich ujemny ładunek.

Kazeina budowa miceli

Łączenie się miceli to nic innego jak koagulacja. Jak wszyscy zapewne wiemy koagulacja może zajść przy użyciu enzymu lub przy udziale kwasu. W obu przypadkach proces przebiega nieco inaczej i tak w przypadku podpuszczki enzym sprawia, że „włochata bariera” zanika i micele mogą się łączyć w wyniku czego formuje się skrzep (sery podpuszczkowe). W przypadku koagulacji kwasowej w normalnym pH mleka 6.7 micele mają ujemny ładunek co sprawia, że się odpychają, ale gdy po zakwaszeniu mleka pH spada ładunek zmienia się na zerowy i micele mogą się łączyć (sery kwasowe).

Koagulacja

Koagulacja podsumowanie

Koagulacja zachodzi w roztworach koloidalnych i prowadzi do wytrącenia się substancji rozproszonej (białko, tłuszcz) z ośrodka rozpraszającego, którym jest woda. Należy pamiętać, że to micele białka łączą się ze sobą, tłuszcz zostaje uwięziony pomiędzy dlatego tak ważne jest aby we wczesnym etapie obróbki skrzepu postępować z nim niezwykle delikatnie aby jak najmniej cząsteczek tłuszczu przedostało się do serwatki.