УДК 637.334.2

ББК 36.95

Ц 59

 

Цикуниб А.Д., Гончарова С.А.

Лаборатория нутрициологии и экологии НИИ комплексных проблем АГУ

МОЛОКОСВЕРТЫВАЮЩИЕ ФЕРМЕНТЫ:

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

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< 7) в присутствии ионов кальция с отщеплением 42-членного пептида. Химозин играет важную роль в пищеварении млекопитающих, способствует более медленному прохождению молока по пищеварительному тракту и более полному его усвоению [8,12].

 Сычуг, полученный из желудка теленка молочного возраста, содержит 88 – 94 % химозина и 6 – 12 % пепсина. Сычуг из желудка более взрослого животного, получающего обычный корм, содержит 90 - 94 % пепсина и всего 10 % химозина [1,8]. Химозин, полученный из желудка молочного теленка, наиболее активен при рН 6,2 - 6,4, а активность пепсина располагается в области повышенной кислотности при рН 1,7 - 2,3, поэтому эти ферменты дополняют друг друга, и их смеси нашли широкое применение в сыроделии [9,12].

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)

Состав	Торговое название	Производитель
100% химозин	СФ	«МЗСФ», Москва
90÷95% химозин, 10÷5% говяжий пепсин	СФ-90 «Экстра»	«Завод эндокринных ферментов», Московская обл.
96% химозин, 4% говяжий пепсин	Calf rennet Clerici 96/4	«Caglificio Clerici SPA», Италия
90% химозин, 10% говяжий пепсин	Red Label Spain	«Danisko», Франция
95% химозин, 5% говяжий пепсин	Bioren Liquid Rennet Premium 95L	«Hundsbichler GmbH», Австрия.
90% химозин, 10% говяжий пепсин	CARLINA 1650	«Danisko», Франция
50% химозин, 50% говяжий пепсин	СГ-50	«МЗСФ», Москва; «Шоко», Ростовская обл.
50% химозин, 50% говяжий пепсин	Clerici 50/50	«Caglificio Clerici SPA», Италия
50% химозин, 50% говяжий пепсин	Bioren Liquid Rennet Standart 50L	«Hundsbichler GmbH», Австрия
25% химозин, 75% говяжий пепсин	СГ-25	«МЗСФ», Москва
50% куриный пепсин,50% говяжий пепсин	СК-50	«МЗСФ», Москва
30÷40% химозин, 30÷40% говяжий пепсин, 40% куриный пепсин	СКГ «Универсал»	«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*	Продуцент	Торговое название	Производитель
Аспергиллопепсин I (aspergillopepsin I) КФ 3.4.23.18	Aspergillus niger var. awamori	CHY-MAX М Liquid	«Сhr. Hansen», Дания
Эндофиапепсин (еndothiapepsin) КФ 3.4.23.22	Endolhia parasitica	Суперен	«Pfizer», США
Мукорпепсин (mucorpepsin) КФ 3.4.23.23	Mucor miehei	Реннилаза	«Novo Rennet», Дания
		Фромаза	«Wallerslein», США
		Микробиальный ренин	«Meito Sangyo», Япония
		Marzyme	«Danisko», Франция
		Milase	«CSK food enrichment», Нидерланды

*КФ – код фермента по Международной классификации ферментов (энзимов)

Как видно из таблицы 2, распространенными источниками ферментов микробного происхождения являются штаммы микроорганизмов Aspergillus niger var. awamori,  Mucor miehei, Endothia parasitica [1, 3, 18, 19].

Протеазы препаратов, полученных на Mucor miehei, 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. На основе M. miehei основан выпуск целой серии молокосвертывающих ферментных препаратов микробиального происхождения: Rennilasa, Fromase, Milase, Meito[1, 2, 3, 13,15].

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

Русское название	Латинское название
Кардон (артишок)	Cynaria cardunculus
Репейник	Articum minus
Паслен сладко-горький	Solnum dalcamara
Мальва	Malva sylvestris
Чертополох	Ciraumand Carlina spp.
Инжир	Ficus carica
Амброзия	Herculeum spondylum
Василек черный	Centurea spp
Подмаренник	Galum verum
Крапива	Urtica diocia
Амброзия полыннолистная	Senedo jacobea
Лютики	Ranunculus spp
Молочай	Euphorbia lathyrus
Ворсянка	Dipsacus sylvestris
Тысячелистник обыкновенный	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.

Так, неоднократно проводились технологические испытания практически всех известных на мировом рынке микробиальных коагулянтов (Мейто и Милкозим- Япония; Фромаза - Франция; Суперен - США и др.) и полученные результаты показали неудовлетворительные технологические моменты, что касается качества сыра. Если используют Фромазу и Мейто, то не только снижается вкус и консистенция сыра, но и на поверхности сыра растет черная плесень, а ферменты из дрожжей дают вспучивание сыра [8,9].

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].

 

Примечания

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.

4. Протеолитические ферменты. URL:  http://chemanalytica.com/book/novyy_spravochnik.

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 молока / 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.

10. Крахмалева Т.М., Манеева Э.Ш. Пищевая химия: учеб. пособие. Оренбург, 2012. 155 с.

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.

14. Ahmed I.А., Morishima I.M., Babiker E.E. Food Chem. 2009. P. 116.

15. Ahmed S.A. Biochemical studies on some enzymes used in industry // Ph. D Thesis. Cairo: Cario University, 2003. – P. 109-135.

16. Ahmed I.А., Morishima I.M., Babiker E.E. Op. cit. P. 116, 108, 737-741.

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.

19.  Старовойтова В.В. Изучение функциональных свойств химозина теленка и его рекомбинантных форм: дис. … канд. хим. наук. Москва, 2001. 156 с.

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.

21. Гиноян Р. В., Денисюк Е.А., Кузьменкова А.В. О сычужной коагуляции молока // Вестник НГИЭИ. 2011. Т. 2, № 3 (4). С. 155-163.

22.  Крутков Е.А. Разработка и исследование технологии творожных продуктов с отрубями пшеницы: автореф. дис. … канд. техн. наук. Кемерово, 2002.

23. Шингарева Т.И., Раманаускас Р.И. Производство сыра: учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений. Минск: ИВЦ Минфина, 2008. 384 с.

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.

____________________________________________________________________________

Цикуниб Аминет Джахфаровна, доктор биологических наук, профессор кафедры химии факультета естествознания Адыгейского государственного университета, директор НИИ комплексных проблем АГУ, тел. 8928461725, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. "> Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .

Гончарова Светлана Андреевна, эксперт-нутрициолог, аспирант, тел. 89884746771, e-mail: lana_goncharova_2013@mail.ru.