Ферменты

Ферменты в производстве молочных продуктов

мые при производстве молочных продуктов, отно-

есть расщепляет казеин в положении между 105Pro и

ВВЕДЕНИЕ. Наиболее важные ферменты, используе-

той же специфичностью, что и животный химозин, то

сятся к протеазам, лактазам и липазам. 1. Самое

106Met. Этот фермент широко применяется в про-

большое промышленное значение имеют высоко-

мышленности и получил название «бактериальный

специфичные протеазы (сычужный фермент,

сычужный фермент». В 1987 г. ген предшественника

реннин). Объем мирового производства этих фер-

сычужного фермента теленка был клонирован в клет-

ментов составляет около 1000 т в год, с использо-

ки E. coli как прохимозин, а с 1992 г. в США рекоби-

ванием этих ферментов производства ~13 млн т

нантный фермент разрешен к применению в сырова-

сыра (2004 г.). 2. Обработка липазами и протеаза-

рении. В странах ЕС и в Японии рекомбинантный

ми придает сыру специфический аромат. 3. Процесс

химозин используется с 1997 г. В качестве хозяй-

производства многих молочных продуктов включает

ских клеток в настоящее время предпочитают ис-

расщепление молочного сахара. Эту реакцию осуще-

пользовать Kluyveromyces lactis.

ствляет β-галактозидаза (лактаза). 4. Особый

РАСЩЕПЛЕНИЕ ЛАКТОЗЫ (МОЛОЧНОГО САХАРА).

интерес вызывает использование молочной сыво-

Все детеныши млекопитающих, в том числе наши

ротки – побочного продукта молочной промышлен-

дети, получающие материнское молоко, способны

ности. Сыворотка образуется в больших количествах

усваивать лактозу. Однако после перехода на «взрос-

(около 50 млн тонн в год), и ее утилизация обходит-

лую» пищу многие особи теряют эту способность. Яв-

ся очень дорого. Однако сыворотка богата питатель-

ление «непереносимости» лактозы встречается у лю-

ными веществами и может быть использована как

дей почти всех народов. «Непереносимость» лактозы

питательная среда для роста микроорганизмов.

заключается в том, что сахар не усваивается в же-

5. В некоторых развивающихся странах для стерили-

лудке, поэтому использование в пищу обычных мо-

зации молочных продуктов применяют лизоцим или

лочных продуктов, богатых лактозой, вызывает диа-

Н2О2/каталазу.

рею. Сходное по симптомам, однако обусловленное

МОЛОКО. Молоко представляет собой эмульсию

другими причинами редкое заболевание галактозе-

мелких капелек жира в водном растворе. Для молока

мия возникает в результате рецессивного дефекта

характерен следующий химический состав: вода

аутосомного гена. При галактоземии нарушается син-

(90%), триглицерины (жиры) (2–4%), молочный са-

тез УДФ-галактозы, поэтому в организме накаплива-

хар и белки (в сумме около 3%). Основной компо-

ется избыточное количество токсических продуктов

нент белковой фракции молока – сложные фосфо-

метаболизма галактозы. Больные галактоземией не

протеины с молекулярной массой 20–30 кДа

должны употреблять в пищу продукты, содержащие

семейства казеиногена, формирующие агрегаты раз-

галактозу. Лактоза молочных продуктов при непере-

мером до 1 млн Да. κ-Казеин в свежем молоке слу-

носимости к ней должна быть предварительно гидро-

жит коллоидообразующим агентом. Для осаждения

лизована до глюкозы и галактозы. Йогурты, лактоз-

казеинов при приготовлении молочных продуктов ис-

ный сироп для хлебопечения и другие молочные

пользуют различные методы: добавление ионов Ca2+

продукты, не содержащие лактозу, получают путем

в концентрации более 6 мM, закисление среды до рН

ферментации с помощью рекомбинантных микроор-

<4,6, гидролиз пептидной связи между 105Pro и

ганизмов.

106Met в молекуле κ-казеина. Последняя реакция

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА-АРОМАТИЗАТОРЫ В СЫ-

осуществляется с помощью протеолитического фер-

РОВАРЕНИИ. При обработке липазами содержащиеся

мента химозина (реннина), который вырабатывается

в молоке триглицерины, ацилированные остатками

в слизистой оболочке желудка.

карбоновых кислот с короткой или средней углеводо-

ПРОТЕИНАЗЫ, РАСЩЕПЛЯЮЩИЕ КАЗЕИН. В желудке

родной цепью, сыры получают специфический аромат.

млекопитающих казеин молока гидролизуется под

Выбирая липазы различной специфичности, можно

действием кислот и химозина. Использование химо-

получать сыры с разными вкусовыми качествами.

зина при приготовлении сыра или творога – один из

самых старых способ консервирования продуктов.

Согласно классическому методу, фермент выделяют

из желудков (сычугов) молочных телят, однако полу-

ченные таким способом препараты часто загрязнены

другими ферментами. Учитывая технологическую

важность ферментов, расщепляющих казеин, особое

значение приобретают методы получения бактери-

98

альных протеиназ и синтеза рекомбинантного химо-

зина. Протеиназа из гриба Mucor miehei обладает

Ферменты, применяемые при подготовке теста

Компоненты муки

Тесто

Преимущества

(мука + вода + дрожжи)

Крахмал

α-Амилаза

Декстрины

Разделка теста

β-Амилаза

β-Амилаза

Сахар (мальтоза)

Ароматный, поджаристый хлеб

Дрожжи

СО2

Увеличение объема

Протеиназы

(воздушность теста)

Белки

(оксидазы)

Разрыхление

Разделка теста

плотной структуры

Слизистые

Специфические

Переработка вязкой ржаной

вещества

ксиланазы

Расщепление пентозанов

(= пентозаны)

муки, увеличение объема

(воздушность теста)

Ферменты в хлебопечении

Фермент

Действие

Метод определения

Эффект

α-Амилаза из солода,

Расщепление крахмальных

Образование газа при

Увеличение объема,

Bacillus, Aspergillus,

гранул в муке, гидролиз

дрожжевом брожении*,

улучшение структуры

глюкоамилаза

крахмального клейстера

измерение вязкости

корочки, улучшение

из Aspergillus oryzae

с образованием мальтозы

(амилограф),

вкусовых качеств

и глюкозы

пробная выпечка

Протеиназы

Разрушение глютена

Вязкость и эластичность

Эластичное тесто,

из плесневых грибов

(фаринограф, экстенсо-

повышенное

граммы и др.)

содержание газа

Ксиланаза

Разрушение слизистых

Измерение вязкости

Улучшение механических

из Trichoderma viride

веществ

(амилограф)

свойств хлеба (пористость,

равномерность)

β-Амилаза

Увеличение срока

Органолептически

Предотвращает

из B. stearothermophilus,

хранения, более

взаимодействие крахмала

Aspergillus

насыщенный аромат

и глютена

* Saccharomyces cerevisiae перерабатывают только мальтозу или глюкозу

(не действуют на другие олигосахариды)

Эластичность теста

Контроль

Сопротивление растяжению

3 г протеиназы*

6 г протеиназы*

30 г протеиназы*

на 100 кг муки

Растяжимость (эластичность)

* из Bacillus amyloliquefaciens

Пробная выпечка

1500

В присутствии ферментов*

Амилаза из Aspergillus oryzae,

ксиланаза из Aspergillus niger

хлеба

1000

Контроль

Объем

500

*Вклад в увеличение объема:

α-амилаза

+

10%,

протеиназы

+

5%,

0

ксиланазы

+

25%,

0

10

30

60

90

120

160

Время, мин

101