Применение ферментных препаратов

Наряду с прикладной микробиологией промышленное использование ферментов относится к важным секторам современной биотехнологии. Биохимические превращения, активируемые ферментами, проходят при обычной температуре, без заметного перепада давления, на несколько порядков превосходя промышленные химические процессы по скорости и энергетической эффективности.

Применение ферментных препаратов в молочной промышленности долгое время носило ограниченный характер. Развитие биоинженерных технологий способствует все более широкому использованию специально изготовленных энзимяых препаратов для интенсификации технологических процессов производства молочных продуктов.

Традиционно ферментные препараты в молочной промышленности использовали для концентрирования казеиновой и жировой частей молока. После внесения сычужного фермента (химозина) или его заменителей в специально подготовленное молоко, из расчета 10–30 частей на миллион, происходит активированное ферментом формирование белковой структуры, которая в последующем самопроизвольно сжимается, выделяя межмицеллярную жидкость – сыворотку с растворенными в ней солями, лактозой и сывороточными белками. В результате измельчения сгустка и его перемешивания через несколько часов заканчивается процесс получения казеинового концентрата с включенными в его структуру жировыми шариками. По затратам энергии этот процесс значительно эффективнее, чем выпаривание в вакуум-выпарной установке и фракционирование на центрифугах.

В формировании консистенции, вкуса и запаха сыров и творога помимо химозина участвуют и другие ферменты. Они поступают в сырную массу из клеток заквасочных культур, внесенных в молоко перед выделением сырной (творожной) массы. Методами генного конструирования создан микробный суперпродуцент химозина, что значительно расширяет возможности обеспечения сыродельной промышленности молокосвертывающими препаратами. Активность сухих препаратов химозина составляет 100 тыс. условных единиц. За условную единицу принимают то количество молока, которое свертывается ферментом при 35°С в течение 40мин. Разработаны и инструментальные методы оценки активности молокосвертывающих препаратов. Один из них – «Химотест – Углич» основан на автоматическом многократном замере и компьютерной обработке данных о константе скорости реакции химозина или пепсина с казеиновыми мицеллами в условиях стационарной и нестационарной кинетики.

Широкое распространение в молочной промышленности начинает получать и другой ферментный препарат – бета-галактозидаза. Под действием этого фермента молекула молочного сахара расщепляется на глюкозу и галактозу. Последствия такого превращения значительны. Питьевое молоко с гидролизованным молочным сахаром становится доступным для людей, страдающих непереносимостью лактозы. В концентратах молочной сыворотки, прошедших ферментативную обработку бета-галактозидазой, количество растворенных молекул увеличивается в 1,5–1,8 раза. Соответственно возрастает и осмотическое давление в плазме сгущенной сыворотки, что дает возможность хранить гидролизованные сывороточные концентраты в течение нескольких месяцев при комнатной или ниже комнатной (10–15°С) температуре.

Применение ферментативного препарата повышает и потребительские качества сывороточных концентратов, так как сладость смеси углеводов после гидролиза лактозы повышается в 5–6 раз и приближается к значению такого показателя для сахарозы. Это позволяет изготавливать из молочной сыворотки глюкозо-галактозные сиропы, которые призваны заменить свекловичный сахар в мороженом, сгущенных молочных консервах, кондитерских и хлебобулочных изделиях.

Промышленные препараты бета-галактозидазы имеют два способа их применения. В одном из них фермент находится в свободном состоянии, его вносят в молочный продукт, где происходит энзиматическая трансформация лактозы. Учитывая достаточно высокую стоимость препарата, этот метод не всегда оправдан с экономической точки зрения.

В другом случае фермент на конечном этапе его производства закрепляется на каком-либо инертном носителе. Шарики этого носителя с зафиксированной, иммобилизованной на его поверхности бета-галактозидазой загружают в реактор-ферментер, через который прокачивается обрабатываемое молоко или сыворотка. Стоимость ферментативной обработки в этом случае снижается, однако возрастают трудности с очисткой и дезинфекцией носителя и фермента.

По мере развития генноинженерных приемов создания ферментных препаратов и снижения их стоимости можно ожидать широкое внедрение препаратов в технологические процессы производства молочных продуктов. В частности, в качестве перспективных направлений использования энзимов можно отметить ослабление адсорбционных сил, удерживающих белково-липидную оболочку на поверхности жировых капелек. Это позволит резко сократить затраты механической энергии при гомогенизации молока и изготовлении сливочного масла.

Введение специальных ферментных препаратов в сырную массу создаст условия для программного управления процессами созревания сыров и получения готового продукта с заданными свойствами.

Дата добавления: 2014-01-11