3.3. Сычужная коагуляция

Осаждение казеина сычужным ферментом реннином необратимо, так как действие фермента на мицеллы казеина приводит к разрушению пептидов. Фермент расщепляет гидрофильные, нечувствительные к кальцию, фракции казеина до параказеина, что приводит к потере половины отрицательных зарядов на поверхности мицелл казеина. При этом ослабляется гидратная оболочка, и на поверхность мицеллы проникают чувствительные к кальцию гидрофобные фракции казеина. Начинается агломерация частиц казеина, которой способствуют находящиеся в растворе ионы кальция. Последний образовывает соединение с казеином, который все еще обладает отрицательным поверхностным зарядом, но уже не содержит нечувствительный к кальцию гликомакропептид. Затем наступает вторая стадия коагуляции казеина сычужным ферментом, которая является весьма зависимой от температуры. Температура ее проведения 38…41ºС, оптимум ближе к 41ºС. Солевой баланс молока изменяется из-за связывания ионов кальция казеином. Оптимальная кислотность для работы реннина рН 5,3…6,3. Этот диапазон также хорошо подходит для образования соединения кальция с казеином.

Несмотря на большое количество исследований, посвященных изучению действия сычужного фермента на казеиновый комплекс молока, химизм этого процесса раскрыт еще недостаточно. Наиболее распространенными считаются две теории.

Первая из них - фосфоамидазная. В соответствии с этой теорией, под действием сычужного фермента в молекуле казеина происходит гидролиз фосфоамидазной связи без отщепления фосфорной кислоты и сычужная коагуляция белков молока протекает в две стадии. На первой стадии, называемой ферментативной, казеин под действием сычужного фермента переходит в параказеин. В этом случае в молекуле казеина расщепляется фосфоамидная связь между фосфорной кислотой и амидными группами аргинина. При этом, с одной стороны, высвобождаются гуанидиновые группы аргинина, в результате чего увеличивается количество щелочных групп и изоэлектрическая точка с рН 4,6-4,7 (для казеина) сдвигается до рН 5,0-5,2 (для параказеина), с другой стороны, функциональные группы фосфорной кислоты обуславливают большую чувствительность параказеина к ионам кальция, по сравнению с казеином, что очень важно для свертывания. На второй стадии, называемой коагуляционной, из параказеина образуется сгусток за счет того, что активные –ОН группы фосфорной кислоты связывают ионы кальция, находящиеся в молоке, создавая "кальциевые мостики" между частицами параказеина. При большом количестве "мостиков" образуется гель.

Вторая теория - теория сычужной коагуляции – рассматривается как процесс изменения структуры казеиновых частиц. Процесс сычужной коагуляции зависит от свойств κ-казеина. κ-Казеин, также как и α_s1-казеин, является одной из фракций казеина. α_s1‑Казеин очень чувствителен к ионам кальция, κ-казеин, напротив, невосприимчив к их действию. При их объединении в присутствии ионов кальция образуется стабильный Са-κ-α_s1-комплекс, в то время как один α_s1-казеин коагулирует при той же концентрации ионов кальция. Следовательно κ-казеин играет роль защитного коллоида α_s1-казеина, предохраняя его от коагуляции под действием ионов кальция. κ-Казеин – единственный компонент казеинового комплекса, который подвергается воздействию сычужного фермента, теряя в результате этого свои защитные свойства. Под действием сычужного фермента κ-казеин расщепляется на две части. Одна часть – пара-κ-казеин – по окончании действия сычужного фермента в присутствии ионов кальция коагулирует вместе с другими компонентами казеина. Другая часть – гидрофильная – хорошо растворяется в воде. Она отщепляется от казеинового комплекса и переходит в сыворотку. В неё входят протеазы, гликомакропептиды, небелковый азот и др. Считают, что защитные свойства κ-казеина обусловлены именно этой гидрофильной частью. Гидрофильные гликополипептиды в нативном состоянии, с одной стороны, связаны с казеиновым комплексом, с другой - погружены в водную фазу молока. Благодаря этому казеин имеет химически связанную гидратную оболочку. В результате отщепления сычужным ферментом растворимых гликопептидов, казеиновый комплекс теряет гидратную оболочку и коагулирует. Таким образом, согласно этой гипотезе, в действии сычужного фермента на казеиновый комплекс молока различают две стадии. На первой стадии κ-казеин переходит в пара-κ-казеин, при этом отщепляется растворимый гликомакропептид, на второй – казеиновый комплекс, в результате отщепления гликомакропептида, выполняющего функции стабилизатора, образует гель.