.jpg/1280px-Clothbound_Cheddar_-_Rennet_(4790811140).jpg)
Сычужный фермент ( / ˈ rɛ nɪ t / ) — сложный набор ферментов , вырабатываемых в желудках жвачных млекопитающих. Химозин , его ключевой компонент, является ферментом протеазой , который свертывает казеин в молоке. Помимо химозина, сычужный фермент содержит другие ферменты, такие как пепсин и липаза .
Сычужный фермент традиционно использовался для разделения молока на твердый творог и жидкую сыворотку , используемую в производстве сыров. Сычужный фермент из телят стал менее распространенным для этого использования, до такой степени, что сегодня менее 5% сыра в Соединенных Штатах производится с использованием животного сычужного фермента. [1] Большинство сыров в настоящее время производится с использованием химозина, полученного из бактериальных источников.
Одним из основных действий сычужного фермента является его протеаза химозин, расщепляющая каппа- казеиновую цепь. [2] Казеин является основным белком молока . Расщепление удаляет слегка отрицательно заряженный гликомакропептид (ГМП) с поверхности мицеллы казеина. Поскольку отрицательные заряды отталкивают другие отрицательные заряды, ГМП предотвращает прилипание мицелл казеина друг к другу. После удаления ГМП мицеллы казеина могут начать группироваться и терять свой полярный заряд, заставляя их подниматься из полярных молекул воды и присоединяться к неполярному молочному жиру как части сырного сгустка. Это действие усиливается в присутствии сильных ионов, таких как ионы, образованные из кальция и фосфата. Таким образом, эти химические вещества иногда добавляются для дополнения уже существующих количеств в процессе изготовления сыра, особенно в козьем молоке с низким содержанием фосфата кальция. Твердая усеченная сеть казеинового белка захватывает другие компоненты молока, такие как жиры и минералы, для создания сыра. [ необходима цитата ]
Телячий сычужный фермент извлекается из внутренней слизистой оболочки четвертой камеры желудка ( сычуга ) молодых, кормящих телят в ходе разделки скота. Эти желудки являются побочным продуктом производства телятины . [3] Сычужный фермент, извлеченный из более старых телят ( откормленных травой или зерном ), содержит меньше или совсем не содержит химозина , но содержит высокий уровень пепсина и может использоваться только для определенных видов молока и сыров. Поскольку каждое жвачное животное вырабатывает особый вид сычужного фермента для переваривания молока своего вида, доступны сычужные ферменты, специфичные для молока, такие как сычужный фермент козлят для козьего молока и сычужный фермент ягнят для овечьего молока . [4]
Высушенные и очищенные желудки молодых телят нарезают на небольшие кусочки, а затем помещают в соленую воду или сыворотку вместе с небольшим количеством уксуса или вина , чтобы снизить pH раствора. Через некоторое время (в течение ночи или нескольких дней) раствор фильтруют. Сырой сычужный фермент, который остается в отфильтрованном растворе, затем можно использовать для коагуляции молока. Около 1 грамма этого раствора обычно может коагулировать от 2 до 4 литров молока. [5]
Желудки глубокой заморозки измельчаются и помещаются в раствор для экстракции ферментов. Затем сырой экстракт сычужного фермента активируется путем добавления кислоты; ферменты в желудке производятся в неактивной форме и активируются желудочной кислотой . Затем кислота нейтрализуется , а экстракт сычужного фермента фильтруется в несколько этапов и концентрируется до достижения типичной концентрации около 1:15 000; то есть 1 г экстракта может коагулировать 15 кг молока. [ необходима цитата ]
Один килограмм сычужного экстракта содержит около 0,7 г активных ферментов – остальное – вода и соль, а иногда и бензоат натрия ( E211 ), 0,5%–1,0% для консервации. Обычно 1 кг сыра содержит около 0,0003 г сычужных ферментов. [6] [7]
Из-за ограниченной доступности желудков млекопитающих для производства сычужного фермента производители сыра искали другие способы коагуляции молока, по крайней мере, со времен Римской империи. Многие источники ферментов, которые могут заменить животный сычужный фермент, варьируются от растений и грибов до микробных источников. [8] Сыры, произведенные из любого из этих видов сычужного фермента, подходят для лактовегетарианцев , а также для тех, кто соблюдает кошерность . Химозин , полученный путем ферментации, сегодня чаще используется в промышленном сыроделии в Северной Америке и Европе, потому что он дешевле животного сычужного фермента. [9]
Многие растения обладают коагулирующими свойствами. Гомер предполагает в « Илиаде» , что греки использовали экстракт сока инжира для коагуляции молока. [10] Другие примеры включают несколько видов Galium , сушеные листья каперсов , [11] крапиву , чертополох , мальву , Withania coagulans (также известную как Paneer Booti, Ashwagandh и Indian Cheesemaker) и земляной плющ . Некоторые традиционные сыроварни в Средиземноморье используют ферменты из чертополоха или Cynara (артишоки и кардоны). Также может использоваться фитиновая кислота, полученная из неферментированных соевых бобов , или химозин, полученный путем ферментации (FPC). [ необходима цитата ]
Растительный сычужный фермент может использоваться при производстве кошерных и халяльных сыров, но почти все кошерные сыры производятся либо с использованием микробного сычужного фермента, либо с использованием FPC. [ необходима цитата ] Коммерческие так называемые растительные сычужные ферменты обычно содержат экстракт из плесени Rhizomucor miehei , описанной ниже. [ необходима цитата ]
Некоторые виды плесени, такие как Rhizomucor miehei, способны вырабатывать протеолитические ферменты. [12] Эти виды плесени производятся в ферментере , а затем специально концентрируются и очищаются, чтобы избежать загрязнения неприятными побочными продуктами роста плесени. [13]
Традиционная точка зрения заключается в том, что эти коагулянты приводят к горечи и низкому выходу сыра, особенно при длительной выдержке. За прошедшие годы [ когда? ] микробные коагулянты значительно улучшились, в основном благодаря характеристике и очистке вторичных ферментов, ответственных за образование горьких пептидов/неспецифическое протеолитическое расщепление в сыре, выдержанном в течение длительного времени. Следовательно, стало возможным производить несколько высококачественных сыров с микробным сычужным ферментом. [14]
Он также подходит для производства веганского сыра, при условии, что при его производстве не используются ингредиенты животного происхождения. [15]
Из-за вышеуказанных недостатков микробных и животных сычужных ферментов многие производители искали другие заменители сычужного фермента. С помощью генной инженерии стало возможным изолировать гены сычужного фермента от животных и вводить их в определенные бактерии , грибки или дрожжи , чтобы заставить их производить рекомбинантный химозин во время ферментации. Генетически модифицированный микроорганизм убивают после ферментации, а химозин изолируют из ферментационного бульона, так что химозин, произведенный ферментацией (FPC), используемый производителями сыра, не содержит ГМО или какой-либо ДНК ГМО. FPC идентичен химозину, произведенному животным, но производится более эффективным способом. Продукты FPC присутствуют на рынке с 1990 года и, поскольку количество, необходимое на единицу молока, может быть стандартизировано, являются коммерчески жизнеспособными альтернативами сырым животным или растительным сычужным ферментам, а также, как правило, предпочитаются им в промышленном производстве. [16]
Первоначально созданный биотехнологической компанией Pfizer , FPC был первым искусственно произведенным ферментом, зарегистрированным и разрешенным Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США . [17] [18] В 1999 году около 60% твердых сыров в США производились с использованием FPC, [19] и на его долю приходится до 80% доли мирового рынка сычужных ферментов. [20] К 2017 году FPC занимает 90% доли мирового рынка сычужных ферментов. [21]
Наиболее широко используемый FPC производится либо грибком Aspergillus niger и продается под торговой маркой CHY-MAX [22] датской компанией Chr. Hansen , либо производится Kluyveromyces lactis и продается под торговой маркой Maxiren голландской компанией DSM. [23]
FPC — это химозин B, поэтому он чище, чем животный сычужный фермент, который содержит множество белков. FPC обеспечивает несколько преимуществ для производителя сыра по сравнению с животным или микробным сычужным ферментом: более высокий выход продукции, лучшая текстура творога и снижение горечи. [16]
Сыры, произведенные с использованием FPC, могут быть сертифицированы как кошерные [24] [25] и халяльные [25] и подходят для вегетарианцев, если при производстве химозина в ферментере не использовалось питание животного происхождения. [ необходима ссылка ]
Многие мягкие сыры производятся без использования сычужного фермента, путем коагуляции молока кислотой, такой как лимонная кислота или уксус , или молочной кислотой, вырабатываемой кислым молоком . Сливочный сыр , панир , рубинг и другие кислые сыры традиционно производятся таким образом. Подкисление может также происходить из-за бактериальной ферментации, например, в кисломолочных продуктах . [ необходима цитата ]
Веганские альтернативы сыру производятся без использования животного молока, но вместо этого используют сою, пшеницу, рис или кешью. Их можно коагулировать с кислотой, используя такие источники, как уксус или лимонный сок. [26] [27] [28] [29]
В езидизме считается, что Земля свернулась и образовалась, когда сычужный фермент потек из Белого Источника небесного Лалиша на небесах в Первозданный Океан. [30]
