Молокосвертывающие ферментные препараты, используемые в сыроделии (стр. 2 из 7)

Способность быстро гидролизовать χ-казеин - общее свойство молокосвертывающих энзимов, применяемых в сыроделии, - называют молокосвертывающей активностью, в отличие от способности расщеплять другие связи в белках, получившей название общей протеолитической активности. Общая протеолитическая активность молокосвертывающих энзимов по отношению к молокосвертывающей должна быть как можно более низкой.

Одна часть кристаллического химозина может свернуть 72 млн. частей молока при 35° С. Химозин гидролизует в χ-казеине связь Фен₁₀5 -Метюб в 200 раз быстрее, чем другие связи. Это обусловлено составом и последовательностью расположенных рядом с ней аминокислот. χ-Казеины женского и свиного молока вообще не содержат этой связи, но оба гидролизуются говяжьим химозином, хотя и медленнее, чем χ-казеин коровьего молока. По данным Foltmfn с соавт., говяжий химозин свертывает коровье молоко в два раза быстрее, чем свиное, а свиной химозин свертывает свиное молоко в шесть раз быстрее, чем коровье.

Молокосвертывающие энзимы существенно различаются по отношению общей протеолитической активности к молокосвертывающей. При оптимальном для каждого фермента рН и равной молокосвертывающей активности соотношение общей протеолитической активности (по гемоглобину) говяжьего химозина, говяжьего и свиного пепсина составило 1:3:6. На рис.1 показан гидролиз казеина некоторыми молокосвертывающими препаратами при рН 5,5, близком к рН созревающих сыров и содержимому желудка телят в молочный период. Неспецифический протеолиз (избыточный по отношению к химозину) после 3-часовой инкубации составил для свиного пепсина 0,275 мг, для говяжьего -0,10 мг, для смеси химозин + говяжий пепсин - 0,05 мг, что соответствовало 87,9; 30 и 12% к протеолизу под действием химозина. Химозин обладает самой низкой общей протеолитической активностью по отношению к молокосвертывающей активности.

Рисунок 1. Сравнительиые данные по гидролизу казеина прирН 5,5 (/ -рентш; 2 -реннин + бычий пепсин (1:1); 3 - бычий пепсин-4 - решшн + свиной пепсин (!: 1); 5 - свиной пепсин)

Характер протеолиза в результате совместного действия молокосвертывающих энзимов и Lc. lactissvbsp. lactis зависит от вида энзима: если содержание растворимого белка, пептидов и свободных аминокислот в обезжиренном молоке с сычужным порошком после роста молочного лактококка принять за 100%, то оно будет равно соответственно: в молоке со свиным пепсином 41,1; 105,5; 22,8%; с куриным пепсином 45,2; 125 и 17,7%). При замене сычужного порошка пепсинами содержание растворимых белков и свободных аминокислот в результате кооперативного протеолиза уменьшилось, а содержание пептидов увеличилось. Появление горечи в сырах связано с накоплением в них специфических пептидов.

Следует отметить более высокую общую протеолитическую активность промышленных препаратов сычужного порошка по сравнению с кристаллическим химозином (рис. 2), что обусловлено наличием в первых не только химозина, но и пепсинов. После расщепления χ-казеина и свертывания молока кристаллическим химозином содержание продуктов протеолиза практически не увеличивается, тогда как при использовании сычужного порошка их накопление идет интенсивнее до свертывания и продолжается после свертывания.

Рисунок 2

Более низкая общая протеолитическая активность химозина по сравнению с пепсинами имеет важное физиологическое значение, поскольку новорожденные в первый период жизни не имеют собственных защитных систем и нуждаются в нативных иммуноглобулинах молозива для защиты от инфекций.

Гидролиз других, чем χ -казеин, казенное молокосвертывающими энзимами протекает во время созревания сыров. Исключением являются твердые сыры с высокими температурами IIнагревания и с плавлением сырной массы, во время выработки которых молокосвертывающие энзимы полностью или частично разрушаются. Участие молокосвертывающих энзимов в протеолизе во время созревания сыра необходимо для формирования органолептических показателей созревающих сыров, но количественные и/или качественные отклонения от нормального хода протеолиза вызывают пороки вкуса и консистенции. Под нормальным протеолизом в сыроделии понимают протеолиз под действием химозина при характерных для сыра условиях.

Более высокая общая протеолитическая активность молокосвертываюших энзимов по сравнению с химозином, как правило, оказывает отрицательное влияние на качество сыров, особенно с длительными сроками созревания. Например, потери молочного жира с сывороткой были выше, а плотность сгустка и качество сыра Чеддер ниже при использовании для свертывания молока пепсина вместо химозина. Однако сыры, вырабатываемые с кристаллическим химозином, имеют менее выраженный вкус и медленнее созревают, по сравнению с сырами, вырабатываемыми из этого же молока и по этой же технологии, но с сычужным порошком. Следовательно, общая протеолитическая активность молокосвертывающих энзимов в определенной степени необходима для получения сыров высокого качества.

Атака химозином χ-казеинов направлена на связи, включающие фенилаланин или лейцин. Первичная атака на χ-казеин направлена на связи Фен₂₄-Фен₂₅ или Фен₂4-Вал₂₅ с образованием пептида ά_sl-І казеина. Дальнейший протеолиз может идти в растворе и сыре с последовательным образованием пептидов II, III, IVи так до XX. Под действием химозина и свиного пепсина из

ά_s-казеина образуется ά_sl пептид, но этот пептид далее расщепляется только химозином.

Гидролиз α- и β-казеинов идет с гораздо более низкой скоростью, чем χ-казеина, но благодаря длительности созревания и участия протеолитических энзимов микрофлоры закваски к концу созревания ά_sl -казеин и часть β-казеина бывают расщеплены. Пептиды, получающиеся в результате гидролиза казеинов молокосвертывающими энзимами, более доступны, чем исходный казеин, для протеолитических энзимов молочнокислой микрофлоры, которые играют главную роль в созревании твердых сыров. Участие в созревании, т.-е. в формировании характерных для сыров органолептических показателей, - вторая функция молокосвертывающих энзимов в сыроделии.

Из молокосвертывающих энзимов по общей протеолитинеской активности ближе всего к химозину стоит говяжий пепсин, свиной пепсин обладает более высокой общей протеолитической активностью; наименее пригоден для сыроделия куриный пепсин . Однако по другим данным, белый рассольный сыр, выработанный с цыплячьим пепсином или его смесью с реннетом, ничем не отличались от контрольных, выработанных только с реннетом, кроме более высокого содержания сухих веществ и общего азота.

Физико-химические факторы влияют как на скорость катализируемой реакции, так и на стабильность самого энзима, причем характер этого влияния на каждый процесс различается для разных энзимов. Протеолитическая активность энзимов в сырах может существенно отличаться от их активности в жидких средах. Так, сыры из молока, свернутого свиным пепсином, имеют удовлетворительные характеристики, потому что свиной энзим почти полностью инактивируется во время выработки сыров, и его высокая общая протеолитическая активность в сырах не реализуется .

Степень участия молокосвертывающих энзимов в созревании зависит от того, сколько их остается в сыре. Количество химозина, остающегося в сыре, увеличивается при снижении рН сыворотки и сырной массы.

Стабильность молокосвертывающих энзимов зависит от ионной силы среды, температуры, продолжительности выдержки и концентрации энзимов . Пепсин и химозин автолизируются при величине рН, оптимальной для их общей протеолитической активности. Плесневые протеиназы стабильны при рН до 2,5.

Общим свойством молокосвертывающих энзимов является снижение общей протеолитической активности при рН среды выше оптимального уровня. Одной из причин этого является инактивация энзимов при высоком рН. Скорость инактивации зависит от вида энзима (рис. 3). Так, говяжий пепсин начинает инактивироваться после 20-минутной выдержки только при рН выше 6,4, а при рН 7,0 сохраняет более трети исходной активности. В то же время свиной пепсин после 20-минутной выдержки при рН 6,4 теряет свыше 50% исходной активности, а при рН 7,0 почти моментально полностью инактивируется. Для свертывания молока с рН 6,6 за 5 мин, требуется одинаковая масса говяжьего и свиного пепсина, а при свертывании за 20 мин, свиного пепсина требуется в 2,5 раза болыне, чем говяжьего. Быстрая инактивация свиного пепсина в слабокислой среде, какой является молоко, является главным недостатком его как молокосвертывающего энзима.

Зависимость устойчивости бычьего (о) и свиного (□) пепсина от рН при 35 ºС

Оптимальный рН для гидролиза χ-казеина химозином равен примерно 6,0, однако в интервале рН от 5,6 до 6,4 разница в скорости реакции невелика; активность снижается при рН выше 6,5 с несколько меньшей скоростью, чем для говяжьего пепсина (рис. 4). В интервале рН 6,6-6,7, характерном для молока в начале выработки сыра, скорость гидролиза χ-казеина химозином остается достаточно высокой. Куриный пепсин, гастриксин, фромаза стабильны в диапазоне рН, характерном для выработки и созревания сыра .