Ферменты для сыра: что это такое и для чего необходимы?

Наблюдается рост потребительского спроса на сыр наряду с поиском продуктов с новыми органолептическими параметрами, что привело к обширным исследованиям альтернативных коагулянтов молока. Отношение протеолитической активности к свертывающей определяет требования к ферментам, используемым в процессе производства сыра.

Сыр – это продукт, который занимает особое место в рационе современных людей. Из-за изменчивости используемых компонентов и технологии изготовления существует огромное количество видов продукта, которые отличаются вкусом, запахом и консистенцией. На сегодняшний день эксперты расходятся во мнениях при попытке классифицировать сыр, дается от 500 до 5000 наименований. Зато практически каждый потребитель сможет подобрать продукт по вкусу.

Производство этого продукта – одна из древнейших отраслей пищевой промышленности. Исследование остатков керамики эпохи неолита на территории современной Польши позволило получить доказательства того, что уже в 5 тысячелетии до н. э. люди перерабатывали молоко. Производство сыра решило несколько задач:

• сохранить основные компоненты молока (белки, жиры, витамины) на длительное время;
• перевести напиток в твердую форму, что обеспечило более удобную транспортировку (что актуально для кочевых народов);
• создать молочный продукт с более низким содержанием лактозы.

Сыр – это ферментированный пищевой продукт. Он получается, когда сахар в молоке (лактоза) превращается в молочную кислоту под действием бактерий. Штаммы молочнокислых бактерий, используемые для подкисления напитка, обычно тщательно отбираются и намеренно добавляются в качестве закваски. На сегодняшний день широко применяют пепсин.

Основой производства сыра является удаление влаги из молока путем его преобразования в густую массу. Плотный материал, который получается в результате свертывания белка, станет потом сыром. Это творог, который можно употреблять и в свежем виде, но в большей степени его широко используют для создания сыров.

Творог отделяют от сыворотки в процессе производства, она, в свою очередь, является важным и ценным побочным продуктом. Для сортов, отличающихся в готовом виде высокой влажностью, творожная масса просто сливается в формы, но для твердых сыров – прессуется.

Наиболее популярными видами добавок, используемых в промышленном сыроварении, являются растительные, принадлежащие к цистеиновой и сериновой группам. Ферменты, в основе которых заложено воздействие на молочный белок микроорганизмами, нашли широкое применение в производстве сыра из-за низких производственных затрат и высоких органолептических характеристик конечного продукта.

Использование растительных и микробных молочных ферментов в качестве альтернативы ферментам животного происхождения позволяет не только разнообразить ассортимент сыров на рынке, но и решить этические и экономические вопросы. Кроме того, растительные и микробные препараты отвечают принципам вегетарианства.

Современная технология включает в себя следующие этапы:

• приготовление молока;
• коагуляция протеолитическими ферментами и образование творожной массы;
• отделение сыворотки;
• нарезка творога;
• замешивание;
• укладка под пресс и на созревание.

Небольшое количество сыров потребляется в свежем виде, непосредственно после изготовления. Однако большинство сортов должны перед употреблением созреть, происходит это в течение периода от двух недель (например, Моцарелла) до двух или более лет (например, Пармиджано-Реджано или экстра-зрелый Чеддер).

Предположительно, первый сыр стал результатом хранения молока в мешках из желудков жвачных животных и взбалтывания его в процессе перевозки. Позже активные ингредиенты в этом процессе были идентифицированы как пепсин и химозин, более известные под названием «сычужные».

В молоке более 95% казеинов представлено в виде крупных коллоидных частиц или мицелл, которые выпадают в осадок при коагуляции κ-казеина. Коагуляция казеина представляет собой двухэтапный процесс: происходит ферментативная выработка пара-κ-казеина нерастворимого и макропептида растворимого. Творог образуется во время второй стадии (стадия коагуляции) в результате высвобождения пара-κ-казеина при температуре выше 20°.

Химозин инициирует коагуляцию молока при расщеплении связей в молекуле κ-казеина. Эта связь гораздо более восприимчива к кислотным протеазам, чем другие пептидные связи в белковой системе молока.

Все животные энзимы, широко используемые в промышленности, принадлежат к кислотным, показывая максимальную деятельность в кислотной окружающей среде. Они характеризуются высоким содержанием дикарбоновых аминокислот и низким основных аминокислот. Самый известный энзим – пепсин.

Химозин получают из кишки и традиционно используют в качестве коагулянта для производства сыра. Молочнокоагулирующие ферменты, содержащие химозин, получают от молодых животных разных видов и каждый из них имеет свои специфические биохимические характеристики. Другим ферментом животного происхождения является пепсин. Его можно найти в составе желудочного сока млекопитающих, рыб и рептилий.

Этические, религиозные и экономические факторы привели к поиску альтернативы животным сычужным ферментам. Растительные коагулянты используются в сыроварении в дополнение к ферментам, полученным от животных. Первое документальное упоминание о них относится к 42 году. Цветы чертополоха и сок смоковницы внесены в список веществ, которые стимулируют свертывание молока.

Папаин является наиболее широко используемым протеолитическим ферментом растительного происхождения. В частности, в Индонезии папаин используется в производстве полутвердых сыров. Впервые он был выделен в 1879 г. из латекса папайи. Применяется также бромелайн, который был выделен из стеблей и незрелых фруктов ананаса. Расторопша пятнистая тоже часто используется в качестве источника необходимого фермента.

Наиболее изученными являются вещества, добываемые из испанского артишока, цветы которого традиционно используются в сыроварении народами средиземноморского региона. На протяжении веков цветы артишока использовались в приготовлении козьих и овечьих сыров в странах Восточной Африки и Южной Европы. Эти сырные продукты имеют нежную сливочную текстуру и изысканный вкус. Органолептические показатели обусловлены широкой субстратной специфичностью аспарагиновых ферментов, которые расщепляют не только κ-казеин, но и α– и β-казеин. Протеазы из листьев и корней артишока показали высокую свертывающую активность.

Кроме выделения веществ из растительной материи, большой интерес представляют методы их получения путем микроразмножения. Применение технологии имеет ряд преимуществ, основным из которых является возможность получения большого количества однородного фермента, что делает производство экономически целесообразным.

Замещение сычужного фермента может осуществляться не только растительными ферментами, но и пепсиноподобными веществами микробного происхождения. Преимущества микробных ферментов:

• низкая стоимость продукции;
• соответствие критериям естественного происхождения и вегетарианским требованиям.

Уже в 1974 году такие вещества были использованы в производстве 60% сыра в США. Нитевидные грибы, которые производили ферменты, по-прежнему представляют наибольший интерес для сыроварения.

Основными мировыми производителями ферментов являются:

• «Даниско Дюпон» (Дания);
• «Миттал» (Индия);
• «Кларион Казеин ЛТД» (Индия);
• «Фонтерра» (Новая Зеландия);
• «Уолкорен» (Канада);
• «Махан Белки Лимитед» (Индия).

На отечественном рынке доминируют российские производители:

• «Завод Эндокринных Ферментов»;
• «Московский завод Сычужных ферментов».

В производстве молочных ферментов эти предприятия используют в различных пропорциях химозин, пепсин говядины и курицы. Помимо этого, на рынке есть коммерческие растительные и микробные протеазы.

О том, как самостоятельно сделать ферменты для сыра, смотрите в следующем видео.