شیمی پنیر

چه مواد شیمیایی را می توان در پنیر یافت؟

اگرچه ممکن است فکر نکنید، اما تعدادی از مواد شیمیایی از جمله لاکتوز و پروتئین آب پنیر در پنیر وجود دارد.

جدا از چند افزودنی غذایی، مواد شیمیایی موجود در پنیر را می توان در شیر نیز یافت، اما با اشکال ترکیبی و ساختارهای مولکولی متفاوت. فرآیند مدرن پنیرسازی اساساً همان روش‌های مورد استفاده برای هزاران سال است و تفاوت‌های اصلی آن استانداردهای بهداشتی و تولید انبوه است.

شیمی پنیر چیست؟

در حالی که بیش از 1800 نوع پنیر در جهان وجود دارد که همگی از نظر مواد تشکیل دهنده و روش های آماده سازی متفاوت هستند، ترکیب شیمیایی پنیر تقریباً یکسان است و بسیاری از گونه ها از نظر ترکیب اولیه از نظر شیمیایی مشابه هستند.

به طور کلی، مواد شیمیایی موجود در پنیر، و همچنین مواد معدنی و ریز مغذی‌ها، همان منبع آن هستند: شیر. این باعث می شود آن را غنی کند:

• کلسیم
• پروتئین
• فسفر
• ویتامین B12
• ویتامین A

همه انواع پنیر در اصل لاکتوز تخمیر شده هستند. لاکتوز نوعی دی ساکارید است که فقط در شیر و محصولات مشتقات آن یافت می شود. از زیر واحدهای گالاکتوز و گلوکز تشکیل شده است و دارای فرمول مولکولی C12H22O11 است. با کمک باکتری های اسید لاکتیک، لاکتوز به اسید لاکتیک تبدیل می شود، همانطور که در این معادله شیمیایی متعادل نشان داده شده است:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O ⇾ 4CH₃CHOHCOOH

اتم های هیدروژن و اکسیژن اضافی از محتوای آب شیر به دست می آیند. هنگامی که اسید لاکتیک تشکیل شد، پروتئین های موجود در شیر شروع به منعقد شدن می کنند زیرا ساختار مولکولی سوم آنها توسط اسید دناتوره می شود.

بیشتر پنیرهای موجود در بازار از شیر گاو تهیه می شوند. استاندارد صنعتی پاستوریزه کردن شیر است که شامل حرارت دادن مختصر آن تا دمای 70 درجه سانتیگراد به منظور از بین بردن باکتری های بالقوه بیماری زا است.

حرارت دادن شیر در دمای 70 درجه سانتیگراد باعث می شود که زودتر دلمه شود. سپس قبل از افزودن مخلوط مایه پنیر و باکتری های شروع کننده (معمولاً استرپتوکوک ها و لاکتوباسیل ها) خنک می شود. لاکتوز موجود در شیر توسط باکتری ها حدود یک ساعت در محدوده دمایی 30-40 درجه سانتی گراد هضم می شود.

این فرآیند تخمیر اسید لاکتیک تولید می کند که سطح pH مخلوط را به 4.6 کاهش می دهد. در این مرحله، پروتئین کازئین موجود در شیر شروع به انعقاد می کند. این فرآیند با افزودن یک آنزیم به عنوان کاتالیزور تسریع می شود. در عین حال، باکتری ها اسید سیتریک را نیز متابولیزه می کنند که به تجزیه پروتئین کمک می کند. کشک ها برای جدا شدن مایع آب پنیر به مدت یک تا دو ساعت اجازه داده می شوند.

بیش از 1800 نوع پنیر در جهان وجود دارد

ترکیب شیمیایی پنیر

پنیر یک محصول غذایی مشتق از شیر است که تحت تخمیر قرار گرفته است. به طور کلی از مواد شیمیایی زیر تشکیل شده است:

• 37 درصد آب
• 33 درصد چرب
• 23 درصد پروتئین
• 3.5 درصد کربوهیدرات
• 3.5 درصد مواد معدنی و سایر ترکیبات

پروتئین کازئین ساختار مولکولی پنیر را مشخص می کند. میسل‌های کازئین برای تشکیل یک ماتریس سه بعدی جمع می‌شوند و کلسیم به‌عنوان چسبی است که ساختار را کنار هم نگه می‌دارد. فرمول مولکولی کازئین است:C₈₁H₁₂₅N₂₂O₃₉P

چه مواد شیمیایی در پنیر وجود دارد؟

مواد شیمیایی موجود در پنیر، به ویژه پروتئین ها، از شیر به دست می آیند. دو نوع اصلی پروتئین موجود در شیر عبارتند از کازئین (که حدود 80 درصد پروتئین شیر را تشکیل می دهد) و پروتئین آب پنیر. چربی های اشباع شده و مواد معدنی نیز در پنیر وجود دارد.

در شیر، مولکول های کازئین به طور معمول در کره های فشرده پیچیده می شوند. آنها با یون های کلسیم و فسفات برای تشکیل میسل های میکروسکوپی بسته بندی می شوند و در طی تخمیر بسته بندی نمی شوند.

در تولید انبوه پنیر، مخلوط مایه پنیر اضافه می شود. این ماده که از معده حیوانات نشخوارکننده مشتق شده است، حاوی آنزیم فعال کیموسین است و برای تسریع انجماد پروتئین کازئین استفاده می شود. سختی پنیر به این بستگی دارد که چقدر پروتئین منعقد می شود و چقدر به یک حجم معین فشرده می شود.

در نهایت، مواد شیمیایی موجود در پنیر محصول تخمیر است که پروتئین های موجود در شیر را تجزیه می کند. این ترکیبات شیمیایی مسئول طعم، بافت، بو و رنگ هستند. افزودن کشت کپک‌ها یا باکتری‌ها برای پیری پنیر باعث تجزیه بیشتر اجزای اصلی آن می‌شود

به عنوان مثال، کازئین به آمونیاک، اسید اتانوئیک، آلدئیدها و الکل ها از جمله موارد دیگر تجزیه می شود، در حالی که چربی شیر به اسیدها و کتون ها و لاکتوز به اتانول و اتانال تجزیه می شود.

ردپای این ترکیبات شیمیایی در پنیرهای قدیمی نسبتاً زیاد است و این همان چیزی است که به آنها طعم و بوی قوی می دهد.

علاوه بر پروتئین ها و محصولات تجزیه، پنیر همچنین حاوی چربی، ویتامین B کمپلکس و سایر مواد معدنی مانند آهن، منیزیم و روی است.

پروتئین ها و آنزیم ها

پنیر در اصل شیر کشک است که خشک می شود و به شکل هایی در می آید. این از عملکرد بیوشیمیایی باکتری های تولید کننده اسید لاکتیک است که با تغییر pH شیر، پروتئین های شیر را تخمیر (دناتوره) می کند.

کازئین پروتئین اولیه پنیر است، اما مایه پنیر آنزیمی است که به میسل‌های کازئین اجازه می‌دهد تا به یکدیگر متصل شوند. این فقط در دمای خاص امکان پذیر است. گرم کردن بیش از حد شیر در حین آماده شدن از فعال شدن آنزیم جلوگیری می کند.

چربی ها و لیپیدها

حدود 33 درصد پنیر از چربی ها و لیپیدها تشکیل شده است. اینها از شیر به دست می آیند.

برخلاف پروتئین‌ها و کربوهیدرات‌ها، چربی‌ها و لیپیدهای پنیر دستخوش تغییرات اساسی نشده‌اند.

افزودنی ها و نگهدارنده های رایج

قدیمی ترین پنیر حدود 3200 سال پیش در مقبره های مصر باستان کشف شد.

با این، پنیرسازی خود احتمالاً به 10000 سال پیش بازمی‌گردد، زمانی که انسان‌ها به اهلی کردن گوسفند می‌پردازند. پنیرسازی روشی برای نگهداری مواد غذایی است.

با این حال، پنیر به مواد نگهدارنده نیز نیاز دارد. نمک احتمالا اولین نوع نگهدارنده و افزودنی غذایی بود که برای طعم دهی می‌شد. سایر مواد نگهدارنده و افزودنی حاوی پروتئین، نایسین و سوربات پتاسیم است. در پنیرسازی نیز از iysozyme و natamicina به عنوان نگهدارنده استفاده می شود.

چه واکنش های شیمیایی در پنیرسازی رخ می دهد؟

واکنش های اساسی در پنیرسازی، تجزیه میکروبی بیوشیمیایی پیچیده لاکتوز و سایر اجزای اصلی شیر است. عمدتاً، تبدیل لاکتوز به اسید لاکتیک، پیش‌ساز تبدیل پروتئین شیر (کازئین) به جامدی است که تخلیه و پردازش می‌شود تا تبدیل به پنیر شود. لاکتات و سیترات بیشتر به ترکیبات دیگری تجزیه می شوند که طعم کره ای به پنیر می دهند.

فرآیند تخمیر

شیر با استفاده از باکتری هایی که اسید لاکتیک تولید می کنند به پنیر تبدیل می شود. این فرآیند چندین مرحله دارد. باکتری ها قندها (کربوهیدرات ها) مانند لاکتوز موجود در شیر را می خورند و متابولیزه می کنند. از جمله مواد زائد متابولیک باکتری ها، اسید لاکتیک است. این اسید پروتئین های موجود در شیر را دناتوره می کند.

اسیدی شدن و انعقاد

از آنجایی که اسید لاکتیک پروتئین ها را دناتوره می کند، انعقاد شیر را تسهیل می کند. کشک پروتئین های منعقد شده ای هستند که با پختن و فشار دادن به بلوک ها بیشتر پردازش می شوند.

پیری و رسیدن

مرحله پیری و رسیدن پنیر معمولاً حدود سه هفته طول می کشد.

بعد از تخمیر و کشک شدن شیر، دلمه ها پخته شده و به شکل بلوک در می آیند. پنیر را با مخلوطی از محلول نمک کشت شده برای حدود دو هفته پوشانده است. سپس بلوک ها به اتاق رسیدگی منتقل می شوند و اجازه می دهند تا سه هفته دیگر برسند.

دما بین 10 تا 12 درجه سانتی گراد در رطوبت نسبی 90 درصد حفظ می شود. سپس در یک اتاق سرد نگهداری می شود و دمای آن بین شش تا 10 درجه سانتیگراد در 70 تا 75 درصد رطوبت نسبی حفظ می شود.

آیا پنیر سالم است؟

به عنوان مشتق مستقیم شیر، تقریباً تمام مواد مغذی شیر نیز در پنیر یافت می شود، از جمله پروتئین ها، ویتامین ها و مواد معدنی.

فرهنگ ها و تمدن های مختلف به طور مستقل فرآیند پنیرسازی را در طول اعصار کشف کرده اند. بنابراین، تعجب آور نیست که انواع پنیرهای زیادی وجود دارد – تخمین زده می شود که حداقل 1800 پنیر وجود دارد.

فرآیندهای خاص و مواد تشکیل دهنده انواع مختلف پنیر ممکن است متفاوت باشد، اما پنیر به طور کلی حاوی همان مواد مغذی اولیه سالم موجود در شیر است. با این حال، درست مانند مصرف سایر انواع غذاها، پنیر نیز باید در حد اعتدال مصرف شود تا از عوارض جانبی ناسالم مصرف بیش از حد، مانند نفخ، التهاب، یبوست و افزایش وزن جلوگیری شود.

فواید تغذیه ای پنیر

پنیر منبع خوبی از کلسیم است که به حفظ سلامت استخوان ها و دندان ها کمک می کند. همچنین منبع خوبی از پروتئین است که به بدن در جذب اسیدهای آمینه ضروری کمک می کند. همچنین منبع عالی ویتامین B12 است که برای سیستم عصبی مرکزی مورد نیاز است و در سنتز DNA ضروری است.

آلرژن ها و عدم تحمل های بالقوه

اگر واکنش آلرژیک یا عدم تحمل پنیر دارید، به طور کلی به دلیل پروتئین های موجود در آن، به ویژه کازئین است. این ممکن است باعث واکنش های آلرژیک معمولی با یک یا چند مورد از علائم زیر شود:

• کهیر
• خس خس سینه
• احساس خارش یا سوزن سوزن شدن در اطراف لب
• تورم لب ها، زبان یا گلو
• سرفه یا تنگی نفس به دلیل تورم گلو

نتیجه گیری

پنیر یکی از قدیمی ترین غذاهای فرآوری شده ای است که بشر اختراع کرده است. قدمت آن به دوران ماقبل تاریخ یعنی حدود 10000 سال پیش برمی گردد. به عنوان یک مشتق شیر، از مواد شیمیایی آلی و معدنی مختلفی تشکیل شده است که بیشتر در شیر نیز یافت می شود، مانند پروتئین ها، کلسیم و چربی ها. پنیر از طریق فرآیند تخمیر شیر تهیه می شود و تا زمانی که در حد اعتدال مصرف شود، یک غذای سالم با ارزش غذایی خوب است.