Какой фермент для сыра выбрать?

Каждый начинающий сыровар задавался вопросами: Чем же отличаются ферменты для сыра? Какой лучше? Из чего делают ферменты? Какой фермент натуральный? А также какой фермент выбрать для творога?

В этой статье представлена сравнительная характеристика основных молокосвертывающих ферментов, используемых в молочной промышленности и домашнем сыроделии. Рассмотрены преимущества и недостатки молокосвертывающих ферментов различного происхождения (сычужные, микробиальные, растительные, рекомбинантные, иммобилизованные и т.д.).

Ключевые слова: молокосвертывающие ферменты, ренин, пепсин, закваска, микробиальные ферменты, растительные коагулянты молока, ферментативная коагуляция молока, иммобилизованные ферменты.

1.   Молокосвертывающие препараты животного происхождения 

Наиболее известным ферментом, традиционно используемым для коагуляции (свертывания) молока, является сычужный фермент ренин или химозин (1).  Фермент относится к классу аспартатных протеиназ, находится в соке четвертого отдела желудка телят (сычуга). Как и пепсин (2), он образуется в главных клетках желудка из зимогена (прореннина) и активируется катионами водорода (рН< 7) в присутствие ионов кальция с отщеплением 42-членного пептида.

Самыми распространенными препаратами животного происхождения являются: Пепсин говяжий, Традиция, Экстра, Нормаль, Энзи Микс (Россия), Ceska-Lase (Kalase) (Нидерланды), NATUREN Extra (Дания), CAGLIO CLERICI, CALZA CLEMENTE (Италия)

Экстракт, полученный из желудка теленка молочного возраста, содержит 88 – 94 % химозина и 6 – 12 % пепсина. Экстракт из желудка более взрослого животного, получающего обычный корм, содержит 90 – 94 % пепсина и всего 10 % химозина.

Химозин играет важную роль в пищеварении млекопитающих, способствует более медленному прохождению молока по пищеварительному тракту и более полному его усвоению.

Химозин, полученный из желудка молочного теленка, наиболее активен при рН 6,2 – 6,4, а активность пепсина располагается в области повышенной кислотности при рН 1,7 – 2,3, поэтому эти ферменты дополняют друг друга, и их смеси нашли широкое применение в сыроделии.

Сычужный фермент в виде сухого порошка выпускают в смеси с солью, содержание которой в сычужных препаратах составляет от 70 до 90%. Такая смесь может храниться в темном месте при комнатной температуре в течение длительного времени. В водных растворах фермент быстро разрушается (инактивируется).

Количество молокосвертывающего препарата, для свертывания молока, должно быть минимальным, но при этом обеспечить образование сгустка в заданное время (15-40 минут)

Если проба на свертываемость показала, что у молока пониженные свойства к свертыванию, то следует увеличить дозу внесения хлористого кальция, бактериальной закваски, а также увеличить температуру свертывания, при этом увеличение дозы молокосвертывающего фермента выше нормативной, не рекомендуется.

Доза фермента зависит от кислотности молока, от фракционного состава белков, и других факторов и изменяется в течение года.

Количество вносимого препарата больше влияет на время свертывания, нежели на плотность самого сгустка. Так повышенная доза препарата может вызвать ускоренное развитие технологического процесса, нарушение нормальной обсушки зерна, а некоторые препараты, содержащие в составе больше пепсина, могут даже вызвать появление горечи во вкусе готового продукта.

При недостаточном внесении или неравномерном распределении молокосвертывающего препарата, увеличивается время свертывания и обработки зерна, увеличиваются потери белка и жира.

Недостатки: высокая себестоимость

2.  Препараты микробного происхождения

Распространенными источниками ферментов микробного происхождения являются штаммы микроорганизмов Klueveromyces Lactis (Renifer),   Rhizomucor miehei (Milasa), Aspergillus niger var. Awamori, Mucor miehei, Endothia parasitica.

Широко известны такие препараты как: Meito (Меито, Япония), Renifer ( Ренифер, Испания), Milase (Милаза, Нидерланды), Fromase (Фромаза, Франция), Reniplus (Рениплюс, Испания).

Протеазы, содержащиеся в составе данных препаратов, разрушают определенные пептидные связи: фен-вал, лей-тир, фен-фен или фен-тир. Разрушение казеина без образования горечи в сыре протекает при рН 5,5 – 7,0.

Преимущества: низкая себестоимость, высокая активность, неприхотливы – в температурном диапазоне +20…+40 °С и при рН от 6,0 до 9,0.

Недостатки: низкий выход продукта, более короткий срок хранения по сравнению с сычужными сырами и снижение качества производимых сыров.

3.  Препараты растительного происхождения

Наряду с ферментными препаратами животного и микробного происхождения для сквашивания молока используются также препараты растительного происхождения.

Экстракты растений, которые традиционно считались ферментными коагулянтами молока, такими не являются, так как они имеют другой механизм действия или, возможно, они содержат микробы, обладающие способностью к свертыванию молока.

Одним из давно известных растительных коагулянтов является сок фигового дерева (Fісus саrіса), используемый в районах его произрастания. Многие экстракты растительного происхождения способны свертывать молоко, но некоторые из них имеют слишком высокую протеолитическую активность (например, папаин из азимины (Саrіса рарауа), бромелин из ананаса (Ananassatiа) и рицин из семян клещевины (Ricinus communis)). Примером использования растительного экстракта может служить выработка португальского сыра Sena da Estrela из овечьего молока с помощью водной вытяжки цветков кардона.

Преимущества: низкая себестоимость, высокая активность, менее чувствительны к изменениям в составе молочного сырья

Недостатки: низкий выход продукта, более короткий срок хранения по сравнению с сычужными сырами и снижение качества производимых сыров.

Установлено так же, что экстракты некоторых растений ядовиты, например, гемлок (Conium maculatum) и рицин семян клещевины (Ricinus communis) вызывают комбинированное свертывание с помощью кислоты и фермента, используемое, в основном, для выработки сыров с мягким тестом.

4.  Препараты рекомбинантные (биотехнологические)

Широкое применение в промышленности нашли молокосвертывающие ферментные препараты на основе рекомбинантного химозина, например CHY-MAX  M (Чи – макс М, Дания). Структура рекомбинантного химозина почти идентична структуре традиционного телячьего.

Бактериям вводят ген, который отвечает за синтез химозина — основного составляющего сычужного фермента. Таким образом, получают чистый химозин, который вроде бы и не является ГМО, а только продуктом жизнедеятельности ГМО и не содержит бактериальную ДНК.

На основе данной разработки получен ферментный препарат CHY-Max, однако, исследования, проведенные М.В. Полковниковой и Л.Н. Азолкиной, показали, что в сгустках, полученных с использованием препаратов животного происхождения, сыворотка отделяется равномернее, чем из сгустка, полученного с применением рекомбинированного препарата.

Микробиальные и рекомбинированные препараты образуют более мягкий сгусток по сравнению с ферментными препаратами животного происхождения.

Известно, что использование ферментов, как сычужного, так и микробиального происхождения, производится однократно. Натуральным сычугом можно свернуть молоко повторно, но не более одного раза, а стоит он не дешево. В связи с этим, является актуальным использование и разработка приемов позволяющих многократно использовать ферменты. Одним из таких приемов является иммобилизация, т.е. включение молекул фермента в какую-либо изолированную фазу, которая отделена от фазы свободного раствора, но способна обмениваться с находящимися в ней молекулами субстрата, эффектора или ингибитора.

5. Иммобилизованные ферменты

Данные ферменты имеют ряд преимуществ. Прежде всего, такие ферменты, представляя собой гетерогенные катализаторы, легко отделяются от реакционной среды, могут использоваться многократно и обеспечивают непрерывность каталитического процесса. Кроме того, иммобилизация ведет к изменению свойств фермента: субстратной специфичности, устойчивости, зависимости активности от параметров среды. Иммобилизованные ферменты долговечны и в тысячи и десятки тысяч раз стабильнее свободных энзимов. В настоящее время преимущества использования иммобилизованных ферментов очевидны, поэтому их применение ежегодно расширяется. Несмотря на широкий выбор носителей, и методов иммобилизации, проблема поиска, разработки и исследования новых способов и носителей для иммобилизации ферментов является одной из актуальных задач фундаментальной химической науки. При этом наиболее перспективны методы иммобилизации, позволяющие максимально сохранять каталитическую активность ферментов в процессе иммобилизации и повышающие стабильность иммобилизованных препаратов при последующем использовании.

К таким ферментам можно отнести и натуральные сушеные сычуги козлят, телят и ягнят. Отборные желудки сушат в специальной камере. Перед использованием сухие сычуги вымачивают в специальном растворе (в свежей сыворотке). Используют сычужную вытяжку.

Примечания

1. Ренин (химозин) – фермент из класса гидролаз, который вырабатывается в желудочных железах млекопитающих

2. Пепсин – протеолитический фермент класса гидролаз. Образуется из своего предшественника пепсиногена, вырабатываемого главными клетками слизистой оболочки желудка, и осуществляет расщепление белков пищи до пептидов.

3. Каогулянты (от лат. coagulo — вызываю свёртывание, сгущение) – вещества, введение которых в жидкую среду, содержащую мелкие частицы какого-либо тела, вызывает коагуляцию, т. е. слипание этих частиц.

4. Закваска  – микробиологический состав, вызывающий брожение. Используется для сквашивания молока с целью получения кисломолочных продуктов.

Список используемой литературы:

Цикуниб А.Д., Гончарова С.А.

Лаборатория нутрициологии и экологии НИИ комплексных проблем АГУ

МОЛОКОСВЕРТЫВАЮЩИЕ ФЕРМЕНТЫ: СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА