Молокосвертывающий ферментный препарат микробного происхождения что это
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.
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.
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.
УДК 637.334.2
Цикуниб А.Д., Гончарова С.А.
Лаборатория нутрициологии и экологии НИИ комплексных проблем АГУ
Аннотация. В статье представлена сравнительная характеристика основных молокосвертывающих ферментов, используемых в молочной промышлености. Рассмотрены преимущества и недостатки молокосвертывающих ферментов различного происхождения. Ключевые слова: молокосвертывающие ферменты, реннин, микробиальные ферменты, растительные коагулянты молока, ферментативная коагуляция молока, иммобилизованные ферменты
Tsikunib A.D., Goncharova S.A.
Nutrition and Environment Laboratory , of Scientific Research Institute of complex Problems of Adyghe State University
MILK-CLOTTING ENZYMES: COMPARATIVE CHARACTERISTICS
Abstract. The article provides a comparative summary of the major MIS-Lokomotiva enzymes used in the dairy industry. The advantages and disadvantages of milk-clotting enzymes of different origin.
Key words: milk-clotting enzymes, renin, microbial enzymes, vegetable coagulants milk, enzymatic coagulation of milk, immobilized enzymes
В основе технологии производства сыров лежит способность молока коагулировать в казеиновый комплекс под воздействием определенных протеолитических ферментов, получивших название молокосвертывающих [8, 10].
Целью нашей работы явилось рассмотрение видов молокосвертывающих ферментов, свойств, источников и их применения в сыроделии.
Наиболее известным ферментом традиционно используемым для коагуляции молока является сычужный фермент реннин или химозин (КФ 3.4.23.4). Фермент относится к классу аспартатных протеиназ [19], находится в соке четвертого отдела желудка телят. Как и пепсин, он образуется в главных клетках желудка из зимогена (прореннина) и активируется катионами водорода (рН
На сегодня в молочной промышленности применяется широкий спектр сычужных ферментов (таблица 1).
Таблица 1. Состав, торговое название и производители сычужных препаратов на основе сычужного фермента (КФ 3.4.23.4)
90÷95% химозин, 10÷5% говяжий пепсин
«Завод эндокринных ферментов», Московская обл.
96% химозин, 4% говяжий пепсин
Calf rennet Clerici 96/4
« Caglificio Clerici SPA », Италия
90% химозин, 10% говяжий пепсин
95% химозин, 5% говяжий пепсин
Bioren Liquid Rennet Premium 95L
90% химозин, 10% говяжий пепсин
50% химозин, 50% говяжий пепсин
«МЗСФ», Москва; «Шоко», Ростовская обл.
50% химозин, 50% говяжий пепсин
« Caglificio Clerici SPA », Италия
50% химозин, 50% говяжий пепсин
Bioren Liquid Rennet Standart 50L
«Hundsbichler GmbH», Австрия
25% химозин, 75% говяжий пепсин
50% куриный пепсин,50% говяжий пепсин
30÷40% химозин, 30÷40% говяжий пепсин, 40% куриный пепсин
«Завод эндокринных ферментов», Московская обл.
Быстрое расширение молочного производства и нехватка животных сычугов способствовали появлению новых коагулянтов для молока микробного и растительного происхождения. Заменители сычужного фермента микробного происхождения за рубежом или коммерческие ферменты, применяют лишь для производства отдельных видов сыров (рассольных, с подплавлением сырной массы, или для сырья в производстве плавленых сыров) [16]. В соответствии с большими трудностями классификации микробных протеиназ, их классификация в первую очередь основана на источнике, из которого выделен фермент. В таблице 2 представлены микробиальные молокосвертывающие ферменты, наиболее часто используемые в пищевой промышленности.
Таблица 2. Номенклатура, продуценты и производители микробиальных молокосвертывающих ферментов
Название фермента/ КФ*
Аспергиллопепсин I (aspergillopepsin I)
Aspergillus niger var. awamori
«С h r. Hansen», Дания
« Meito Sangyo », Япония
«CSK food enrichment», Нидерланды
*КФ – код фермента по Международной классификации ферментов (энзимов)
Наряду с ферментными препаратами животного и микробного происхождения для сквашивания молока используются так же 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 [1, 3, 20].
Одним из давно известных растительных коагулянтов является сок фигового дерева (Fісus саrіса), используемый в районах его произрастания [2, 20] 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 [23]. В таблице 3 представлены экстракты растений, наиболее применяемые в молочной промышленности.
Таблица 3. Растения, экстракты которых используются для коагуляции молока
Ciraumand Carlina spp.
Achillea millef olium
Преимуществом использования микробиальных и растительных ферментных препаратов является низкая себестоимость, а недостатками – 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 [23].
Широкое применение в промышленности нашли молокосвертывающие ферментные препараты на основе рекомбинантного химозина. Структура рекомбинантного химозина, почти, идентична структуре традиционного телячьего. Его получают путем пересадки гена прохимозина из сычужной ткани телят некоторым микроорганизмам. На основе данной разработки получен ферментный препарат CHY-Max [1, 20], 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 [3].
Известно, что использование ферментов, как сычужного, так и микробиального происхождения, производится однократно, 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 [24]. Иммобилизованные ферменты имеют ряд преимуществ в сравнении со свободными молекулами. 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 [26]. 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. [25].
1. Скотт Р. Робинсон Р.К., Уилби Р.А.. Производство сыра: научные основы и технологии
СПб.: Профессия, 2005. 464 с.
2. Гудков А.В. Сыроделие: технологические, биологические и физико-химические аспекты. 2-е изд., испр. и доп. М.: ДеЛи принт, 2004. 804 с.
3. Полковникова М.В., Азолкина Л.Н. Исследование свойств различных молокосвертывающих ферментов // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: сб. материалов международ. науч.-практ. конф. Алтай, 2012. С. 73.
5. Белов А.Н., Ельчанинов В.В., Коваль А.Д. Молокосвертывающие препараты // Молочная промышленность. 2003. № 2. С. 45-47.
6. К вопросу о моделировании сычужного свертывания мо лока / Ю.Я. Свириденко, Г.В.Мурунова, В.Н. Краюшкина, В.В.Смирнов // Сыроделие и маслоделие. 2004. № 5. С. 39-42.
7. Ларичев О.В. Влияние ферментов на качество сыров // Сыроделие и маслоделие. 2003. №3. С. 22-23.
8. Колесникова С. С. Ферменты для коагуляции молока в сыроделии // Молочное дело. 2006. № 8. С. 50 52; № 9. С. 50-51.
9. Федотова А.В. Правильный выбор молокосвертывающих ферментных препаратов-гарантия качества выпускаемых сыров // Молочное дело. Киев, 2006. № 6. С. 39.
11. Tubesha Z.A., Al-Delaimy K.S. Rennin-like milk coagulant enzyme produced by a local isolate of Mucor // Int. J. Dairy Technol. 2003. № 56. P. 237-241.
12. Ayhan F., Celebi S.S., Tanyolac A. The effect of fermentation parameters on the production of Mucor miehei acid protease in a chemically defined medium // J. Chem. Technol. Biotechnol. 2001. № 76. P. 153-160.
13. Hashem A.M. Purification and properties of a milk-clotting enzyme produced by Penicillium oxalicum // Biores. Technol. 2000. № 75. P. 219-222.
15. Ahmed S.A. Biochemical studies on some enzymes used in industry // Ph. D Thesis. Cairo: Cario University, 2003. – P. 109-135.
17. Nath, A. Chattopadhyay P.K. // J. Food Ingen. 2007. P. 80.
18. Liyana-Pathirana C. Shahidi F. // Food Chem. 2005. P. 93, 47-56.
20. Смирнова И.А., Гралевская И.В., Штригуль В.К., Смирнов Д.А. Исследование способов коагуляции молока с целью формирования микропартикулятов белков молока // Техника и технология пищевых производств. Кемерово, 2012. № 3.
24. Клюева М.В. Основные аспекты иммобилизации ферментов на примере липаз // Молодой ученый. 2014. № 8. С. 320-325.
25. Бектенова Г.А. Иммобилизация ферментов на неорганических и органических полимерных носителях: автореф. дис. … д-ра хим.наук. Алматы, 2000.
26. Лукин А.А., Ребезов М.Б. Особенности использования иммобилизованных ферментов в пщевой промышленности // Проблемы развития АПК СаянАлтая: сб. материалов межрегион. научн.-практ. конф. Абакан: КрГАУ, 2009. С. 33-36.