Молокосвертывающий ферментный препарат что это
Молокосвертывающий ферментный препарат что это
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 
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
Вегетарианцы, вы знаете, что в сырах используют желудки новорожденных телят?
Не все молочные продукты получены бескровным путем. Читайте внимательно этикетку, в составе могут быть сюрпризы…
Лакто-вегетарианство
Сейчас многие люди отказываются от животной пищи, делая это по разным соображениям. Кто-то из-за заботы о собственном здоровье, кто-то из чувства сострадания к животным. Достаточно распространенный тип питания — лакто-вегетарианский, при котором человек отказывается от пищи, полученной путем умерщвления животных, но оставляет в рационе молочные продукты, как источник белка, аминокислот и ряда витаминов. Такой рацион вполне приемлем с точки зрения диетологии. Кроме того, он является базовым для некоторых религий и философских учений, например, индуизма.
Но далеко не каждый знает, что при производстве некоторых молочных продуктов без насилия не обходится. Речь идет о сырах.
Причем тут телята?
Всем известно, что сыр получается из молока, путем ферментирования? То есть, проще говоря, свертывания. Для обеспечения этого процесса используются специальные ферменты. Увы, самый распространенный — это сычужный фермент животного происхождения. Так сложилось исторически. Предполагается, что первые сыры были получены случайно. Молоко, которое долго везли и взбалтывали по дороге в бурдюках из желудков животных, превращалось в другой продукт.
Сейчас для получения сычужного фермента используются желудки молодых телят. Так как они питаются только материнским молоком, их желудки вырабатывают больше всего фермента, необходимого для переработки молока. Далеко не каждый начинающий вегетарианец знает о таком негуманном ингредиенте в составе сыров.
Выбирая продукт, читайте его состав. Конечно, в нем нет ни слова о телятах. Насторожить вас должна фраза «молокосвертывающий ферментный препарат животного происхождения».
Альтернатива есть
К счастью, сейчас существует альтернативные, гуманные способы сыроварения. Вместо животного фермента используют микробиологические заменители.
На этикетке сыра сигнальной фразой, говорящей о том, что он получен без участия телят, является следующая: «молокосвертывающий ферментный препарат микробного происхождения». Хотя возможны и другие варианты:
Будьте внимательны, остерегайтесь продуктов, в которых и вовсе нет расшифровки, а лишь такая формулировка, как «сычужный фермент» Это не говорит ни о чем. Вегетарианцы считают, что за такой фразой скрывают ферменты животного происхождения. Мясоеды, напротив, предполагают, что производитель использует более дешевое микробное сырье, вместо животного.
А еще обратите внимание, что для производства одного и того же сорта сыра разные производители могут использовать различные ферменты.
В чем разница между микробиальным молокосвертывающим препаратам и натуральным сычужным ферментом
В этой статье я Вам немного расскажу о сычужном ферменте микробиального происхождения и натурального и в чем его разница.
Рассмотрим сначала сычужный фермент натурального происхождения.
Этот фермент делается из желудка жвачных животных. Фермент изготавливают из желудков телят, ягнят, козлят (месячного возраста). Выпускают в жидком виде, в порошке и пасте. Этот вид фермента очень хорошо подходит для сыров твердой и полутвердой категории, но с него можно делать также и мягкие сыры, только тут есть одна тонкость, если вы при изготовлении сыров добавите фермента больше чем нужно, то сыр потом может горчить. Сгусток у этого фермента получается более плотным и сбитым. Натуральный фермент больше всего используют для изготовления сыров с длительным сроком созревания.
Ферментный препарат микробиального происхождения производиться под средством ферментации не генетически модифицированных грибов Mucor miehei, Cryphonectria (Endothia) parasitica, Rhizomucor miehei. Также его могут добывать путем ферментации,Kluveromyces lactis усваивать лактозу и превращать ее в молочную кислоту.Сгусток у этого фермента получается более мягким, рыхлым и не имеет такой плотности как у фермента натурального происхождения.Микробиальный фермент имеет некоторые преимущества в температурных режимах работы, рекомендованные рабочие температуры у некоторых ферментов 50-60 ⁰ С градусов, его используют в сырах с высокими темпаретурами повторного нагревания.
Проверку на мастит, нужно определять тестами и делать это нужно каждый день. Кислотность молока, можно определить либо одноразовыми тестами, либо pH метром. Фермент микробиального происхождения используют для изготовления сыров мягких, рассольных твердых и полутвердых до 3 месяцев созревания, но конечно, больше всего он подходит для сыров мягкой категории!Микробиальный препарат используют также в сырах с высокими температурами повторного нагревания.
Фермент микробиального назначения относиться к категории Кошерного продукта и также Халяль.
Молокосвёртывающие ферментные препараты
Новости, цены и предубеждения рынка
Молокосвёртывающие ферментные препараты входят в число необходимых компонентов для производства сыров. На примере России рассмотрим современное состояние рынка таких препаратов, проанализируем причины популярности или непопулярности у сыроделов отдельных их видов.
Молокосвертывающие ферментные препараты животного происхождения
Традиционно для производства сыров использовался сычужный фермент (СФ), получаемый из желудков телят. В его составе — ферменты химозин и пепсин. Химозин обладает высокой молокосвертывающей активностью и низким уровнем нежелательной протеолитической активности. Пепсин имеет сравнительно низкую молокосвертывающую активность при высоком уровне протеолитической активности. Чем больше значение соотношения химозин/пепсин в СФ, тем лучше качество сыров, получаемых с таким ферментом.
Читайте по теме:
Современные ферменты микробного происхождения: перспективы применения в сыроделии
Развитие сыроделия в XX веке происходило столь высокими темпами, что столкнулось с проблемой получения в необходимых количествах телячьего сычужного фермента. Его стали заменять пепсином, выделяемым из желудков взрослых коров, других сельскохозяйственных животных и птиц. Однако такие заменители в сравнении с СФ имели ряд существенных недостатков:
Для компенсации этих недостатков были созданы комбинированные молокосвертывающие ферментные препараты (МФП), содержащие в своем составе химозин и пепсины (не более 50 %). Использование комбинированных препаратов позволило получать сыр приемлемого качества и отчасти решило проблему дефицита СФ.
В настоящее время на рынке представлен широкий ассортимент МФП животного происхождения: от самых дешевых (с наибольшим содержанием пепсина) до самых дорогих (с максимальным содержанием химозина). В 2017 году МФП российского производства составляли менее 7 % на российском рынке (в пересчете на молокосвертывающую активность). Полная картина сегмента, конечно, включает и поставки по импорту.
Перечень импортируемых в Россию марок МФП животного происхождения представлен в табл. 1.
На основании анализа ассортимента МФП, используемых российскими сыроделами, можно сделать выводы о востребованности животных МФП разного состава. Распределение на рынке импортируемых в Россию МФП животного происхождения по составу и марке препарата представлено на рис. 1.
Как видно из рисунка, наибольшей популярностью среди МФП животного происхождения пользуются препараты в жидкой форме с содержанием химозина 80 %. Они имеют лучшее соотношение цены и качества и позволяют производить высококачественные сыры при умеренных затратах на фермент. МФП с более высоким содержанием химозина (90 и 95 %) — на втором месте по востребованности из-за высокой цены. Так, препараты Carlina и Clerici в 2–3 раза дороже, чем Kalase или Naturen.
Комплексные препараты с содержанием химозина менее 80 % пользуются гораздо меньшим спросом. МФП с 20 % химозина (пепсины) представлены на рынке в ничтожно малом количестве. Это свидетельствует о том, что их качество не устраивает производителей сыра. Пепсины — традиционные, более дешевые заменители СФ — в настоящее время в промышленном сыроделии не применяются. На смену им пришли микробные МФП, имеющие столь же низкую цену, но позволяющие производить более качественные сыры.
Рис. 1. Распределение МФП: а — по составу; б — по марке (химозин/пепсин)
МФП микробного происхождения
В конце 1960-х годов было начато производство микробных МФП, получаемых от специально отобранных микроорганизмов. Микробные МФП ранних серий выпуска имели существенные недостатки: излишне высокую протеолитическую активность (что приводило к быстрому перезреванию сыров) и термоустойчивость (вызывало ферментативную порчу подсырной сыворотки). С использованием таких МФП можно было выпускать только не созревающие разновидности сыров, так как в процессе созревания образовывались горький вкус и мажущаяся консистенция.
Из-за недостаточной информированности технологи сыродельных предприятий считают, что подобные недостатки сохраняются и у современных микробных МФП, и опасаются использовать такие препараты в производстве. На самом деле, современные препараты имеют очень высокую степень очистки, а их протеолитическая активность и термоустойчивость снижены до требуемых пределов. Сыры на основе современных микробных МФП по качеству сопоставимы с сырами, произведенными с натуральным СФ.
В табл. 2 приведен список МФП микробного происхождения, импортируемых на российский рынок.
Рекомбинантные МФП
Микробные МФП, выпускаемые по технологиям, имевшимся к 1980-м годам, значительно уступали по своим технологическим свойствам сычужному ферменту из-за меньшего выхода и малого срока хранения сыров, связанного с их ускоренным перезреванием. Поэтому к концу 1980-х были разработаны рекомбинантные МФП. С помощью методов генной инженерии созданы штаммы микроорганизмов с внедренным генным кодом, позволяющим микробной клетке продуцировать молекулы химозина. После выделения из микробных клеток и очистки удалось получить препарат химозина, идентичный по специфике действия химозину теленка и полностью свободный от примеси пепсина, присущей натуральному СФ. Фермент, полученный от микроорганизмов с измененным генным кодом, так называемых рекомбинантных микроорганизмов, принято именовать рекомбинантным. Также принято пользоваться наименованием «ферментационный химозин». С помощью рекомбинантных МФП, производство которых начато с начала 1990-х годов, появилась возможность производить сыры, не уступающие по качеству сырам с натуральным сычужным ферментом.
В табл. 3 приведен современный ассортимент МФП на основе рекомбинантных химозинов.
Ожидалось, что большинство сыроделов незамедлительно перейдет с сычужного фермента к использованию рекомбинантных МФП ввиду их значительно более низкой стоимости при полной идентичности действия. Однако этого не произошло из-за предубеждения потребителей к продукции, полученной с применением методов генной инженерии, и запрета в отдельных странах на продажу таких продуктов.
В соответствии с ТР ТС 033/2013 (раздел XII, п. 89), ТР ТС 029/2012 (Приложение 26) и ТР ТС 022/2011 (п. 4.11, пп. 2) маркировка сыров, произведенных с использованием рекомбинантных МФП, должна включать:
Однако такая информация вызывает негативную реакцию у потребителей. Это сдерживает распространение рекомбинантных МФП в сыроделии.
Сведения о 10 наиболее распространенных на российском рынке зарубежных МФП приведены в табл. 4.
Из табл. 4 следует, что самым востребованным препаратом на российском рынке является рекомбинантный МФП Chy-Max Powder Extra. Мало уступает лидеру рынка микробный МФП Fromase 750 XLG, третье место принадлежит традиционному МФП животного происхождения Kalase 150.
Сравнение цен на МФП разного происхождения, импортируемые в Россию (в пересчете на молокосвертывающую активность), представлено на рис. 2.
Рис. 2. Оптовые цены без учета таможенных сборов, коммерческих наценок фирм-продавцов и НДС
Из диаграммы видно, что в пересчете на молокосвертывающую активность рекомбинантные и микробные МФП имеют более низкую цену, чем традиционные МФП животного происхождения. С этим связана высокая популярность рекомбинантных и микробных МФП на российском рынке. На стоимость влияет и форма выпуска препарата — жидкая или сухая. Большая часть МФП животного происхождения, поступающих в Россию, имеет жидкую форму, они являются самыми дешевыми.
Выводы
Преимущественное использование современных МФП рекомбинантного и микробного происхождения — рутинная практика российского сыроделия. Анализ иностранной литературы свидетельствует, что ситуация на российском рынке МФП в целом соответствует общей ситуации на мировом рынке. Скорее всего, в соответствии с общемировыми тенденциями использование животных МФП в российском сыроделии в перспективе будет снижаться. Причина — довольно высокая стоимость традиционных животных МФП, а также растущее в связи с развитием технологий качество микробных и рекомбинантных МФП.
Про молокосвертывающие ФЕРМЕНТЫ
Свертывание молока в сыроделии производят при помощи молокосвертывающих ферментов животного и микробного происхождения.
Классическим молокосвертывающим препаратом является сычужный порошок, получаемый из слизистой оболочки четвертого отделения желудка (сычуга) подсосных телят и ягнят.
В современном мире, для свертывания молока и формирования сгустка, используют:
Рекомбинированный химозин – коагулянт, полученный путем модификации простейших микроорганизмов: ген телячьего химозина был внедрён в геном нескольких микроорганизмов-хозяев (Kluyveromyces lactis, Aspergilleus niger, Escherichia), в результате чего, они стали способны продуцировать протеин, который полностью идентичен телячьему химозину. Этот фермент прекрасно зарекомендовал себя при изготовлении всех видов сыров, где ранее использовался натуральный сычужный фермент. Содержит только фермент химозин. Это вегетарианский коагулянт.
Телячий сычужный фермент (сычуг), изготовленный из желудков телят. Он бывает порошкообразным, жидким и в виде пасты. Этот вид коагулянта содержит два фермента – химозин и пепсин. Именно химозин, из телячьего сычужного фермента или искусственно выращенный рекомбинированный химозин, лучше всего подходит для производства сыров, требующих выдержки.
Пепсины – экстракты желудков других домашних животных. Чаще всего, используют говяжий пепсин, но также бывает свиной и куриный, которые мы не рекомендуем их использовать, так как они крайне чувствительны к кислотности молока и нестабильны. Говяжий пепсин можно использовать для производства рассольных сыров, не требующих выдержки – брынза, сулугуни, моцарелла и другие. Для производства мягких, полутвердых и твёрдых сыров, пепсины использовать не рекомендуется, так как они не участвуют в вызревании, и могут дать горечь.
Для приготовления творога, свежих и рассольных сыров, Вы можете использовать любой коагулянт. Однако для выдержанных сыров, подходит только химозин, натуральный или вегетарианский – решать Вам, поскольку он, вместе с молочнокислыми бактериями, участвует в формировании вкуса и консистенции сыра, а также способствует его сохранению длительное время.
Активность фермента выражается отношением 1 г фермента (сухого препарата) к количеству свернувшегося молока (в г) при 35 °С в течение 40 мин. Фермент активностью 100 тыс. ед. означает, что 1 г сычужного порошка свертывает 100 тыс. г, или 100 кг, молока в течение 40 мин при 35 °С.
Активность сухих препаратов молокосвертывающих ферментов, выпускаемых заводами, равна 50 000, 75 000, 100 000, 150 000 ед. Чаще всего ферменты для свертывания молока выпускаются активностью 100 000 ед.
К факторам, влияющим на скорость свертывания молока, относятся температура, кислотность и степень зрелости молока, концентрация водородных ионов, а также количество солей кальция и молокосвертывающего фермента.
В производстве сыров кроме сычужного порошка применяют пепсины и ферментные препараты, являющиеся смесью различных молокосвертывающих ферментов животного происхождения.
Растворы сычужного фермента готовят на кипяченой питьевой воде, нагретой до 30-32 °С, путем выдержки фермента в течение 20-30 мин до внесения его в молоко. Водные растворы фермента не хранят более 1 ч, так как активность их постепенно снижается.
Для повышения активности сычужный порошок можно растворять в кислой (45-60 °Т), пастеризованной при 85 °С, отфильтрованной от белков и охлажденной до 40 °С сыворотке.