Ферментный препарат микробного происхождения что это
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.
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.
Ферментный препарат микробного происхождения 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