Молокосвертывающих препаратах

Традиционно в сыроделии применяют сычужный фермент. Его получают из желудков молодых ягнят путем их специальной обработки. Промышленные препараты сычужного фермента, в основном, состоят из химозина с небольшой примесью пепсина. В связи с тем, что ферментные препараты значительно различаются по биохимическим свойствам и особенностям взаимодействия с белковой фазой молока, изучены их наиболее важные свойства: свертывающая и протеолитическая активность.

В последнее время в мире наметился устойчивый дефицит сычужного фермента. Это связано с увеличением производства сыров и недостатком сырьевых ресурсов для получения фермента, поэтому в большинстве стран активизировались исследования по поиску достойных заменителей сычужного фермента. В настоящее время известно несколько десятков препаратов, предлагаемых в качестве заменителей сычужного фермента. Перспективным направлением в поиске заменителей сычужного фермента является комбинирование ферментных препаратов в различных сочетаниях.

Производство плодово-ягодных соков, безалкогольных напитков и вин. Применение ферментных препаратов при производстве плодово-ягодных соков, вин и безалкогольных напитков осуществляется с целью повышения выхода сока, осветления и стабилизации соков, безалкоголь­ных напитков и вин, предотвращения окислительных процессов в соках и в изготовляемых из них продуктах, а также для инверсии сахарозы при производстве безалкогольных напитков и сиропов. При этом в одних слу­чаях необходимо иметь набор ферментных препаратов, содержащих определенный комплекс ферментов, в других - требуются препараты ин­дивидуальных ферментов. Кроме того, ферментные препараты должны удовлетворять требованиям, предъявляемым технологией получения кон­кретного продукта, не только по типу катализируемой реакции, но и в отношении условий их протекания.

В соответствии со спецификой сырья и целями применения ферментные препараты можно разделить на шесть групп:

- препараты, предназначенные для получения неосветленных соков, уве­личивающие выход и повышающие экстрактивность;

- препараты, предназначенные для получения осветленных соков, уве­личивающие выход, повышающие экстрактивность и обеспечивающие полный гидролиз пектиновых и белковых веществ;

- препараты, мацерирующие плодово-ягодную ткань, повышающие вы­ход и гомогенность соков с мякотью;

- препараты, предназначенные для получения осветленных плодово-ягодных виноматериалов, увеличивающие выход и повышающие экстрактивность виноматериалов;

- препараты, способствующие предотвращению окислительных процес­сов и развитию аэробных микроорганизмов в соках, винах, безалко­гольных напитках;

- препараты, катализирующие инверсию сахарных сиропов при произ­водстве безалкогольных напитков и сиропов.

Основной биохимический процесс, протекающий в плодово-ягодной мезге и соке при их обработ­ке пектолитическими препаратами или при совместном применении тер­мической и ферментативной обработки, - гидролиз пектиновых веществ. Но наряду с этим происходят превращения белков, целлюлозы, гемицеллюлозы и других компонентов сырья. Следовательно, ферментные препараты, используемые для получения пол­ностью осветленного сока из большинства плодов и ягод, должны содер­жать не только пектолитические ферменты, но и ферменты, гидролизующие другие коллоидные соединения, которые обусловливают опалесценцию соков и нестабильность изготовляемых из них вин и напитков.

С целью максимального извлечения сока и облегчения его осветления при гидролизе пектиновых веществ ягод и плодов необходимо учитывать свойства пектолитических ферментов самого сырья и вносимых препаратов. В зависимости от технологических требований и химического состава сырья следует применять препараты с определенным комплексом фермен­тов (имеется в виду как спектр ферментов (пектинэстераза, эндо-, экзополигалактуроназа и др., а также сопутствующие ферменты), так и их соот­ношение). Кроме того, необходимо путем подбора режима обработки сы­рья создать оптимальные условия для действия ферментов.

В настоящее время в мире производится достаточно широкий спектр пектолитических ферментных препаратов. Среди промышленных про­дуцентов пектолитических ферментов следует отметить А. niger, A. wenti, A. oryzae, A. foetidus, P. expansum, P. italicum, Rhizopus spp.

Некоторые плодово-ягодные соки и вина трудно осветляются и часто мутнеют при хранении из-за наличия в них белковых соединений. Устранение белкового помутне­ния может быть осуществлено посредством применения термической об­работки и различных адсорбентов с последующей фильтрацией. Все эти методы обедняют химический состав продукта, ухудшают его качество, причем не всегда достигается положительный результат. Для многих ви­дов сырья огромную роль в процессе осветления соков играют протеиназы, в связи с чем наличие кислых протеиназ наряду с ферментами пектолитического комплекса обязательно.

При производстве плодово-ягодных соков с мякотью размельчение плодовой ткани осуществляется механическим путем. Большинство видов сырья перед механическим из­мельчением подвергается термической обработке. Термическая обработка способствует кислотному гидролизу протопектина, в результате чего плодовая ткань размягчается и легче поддается механическому измельчению. Очевидно, что жесткие режимы обработки сырья ухудшают органолептические свойства и пищевую ценность продукта, поэтому соки с мяко­тью часто содержат недостаточно тонко измельченную мякоть, негомо­генную и расслаивающуюся при хранении. С позиции устранения ука­занных недостатков и получения гомогенных соков с мякотью, не подвергающихся расслаиванию, целесообразным является применение мацерирующих ферментных препаратов, расщепляющих протопектин, но не снижающих значительно вязкость сока.

Пектолитические ферментные препараты, применяемые для уве­личения выхода и осветления соков, непригодны для производства со­ков с мякотью, т.к. основным ферментом в них является эндополигалактуроназа, резко снижающая вязкость сока. Гемицеллюлаза и целлюлаза способствуют получению однородной консистенции соков с мякотью.

Ферментный препарат глюкозооксидаза (в котором в качестве обязательного компонента присутствует каталаза) применяется с целью улучшения качества и стабилиза­ции плодово-ягодных соков, вин и безалкогольных напитков за счет уда­ления кислорода в результате реакции окисления глюкозы. Таким образом, этот препарат способствует предотвращению окис­лительных процессов и микробиологической порчи под действием аэроб­ных микроорганизмов. Препарат обладает строгой специфичностью по отношению к глю­козе, его вносят после завершения технологических процессов с целью стабилизации свойств продукта, полученного в процессе производства. Желательно, чтобы препараты были термостабильны и не инактивировались при температуре 65-70°С в течение 10-15 мин. Такие препараты можно было бы применять комплексно с легкими режимами пастериза­ции.

Ферментные препараты, применяемые в плодово-ягодном виноделии, должны сохранять активность в условиях определенного содержания ал­коголя (до 10-12 %) и эффективно действовать при значениях рН, обус­ловленных химическим составом виноматериалов.

Ферментные препараты, применяемые при переработке плодово-ягодного сырья, могут оказывать влияние на цвет изготовляемого про­дукта. В связи с этим плодово-ягодное сырье следует разделить на две группы: слабоокрашенное сырье: яблоки, айва, белые сорта слив и винограда и др.; окрашенное в красный цвет, т.е. содержащие вещества группы антоцианов: кизил, черника, ежевика, малина, земляника, красные сор­та винограда и слив и т.д.

При производстве продуктов, относящихся к первой группе, - сла­боокрашенных - следует применять ферментные препараты, не содер­жащие окислительных ферментов, таких как полифенолоксидаза, пероксидаза, каталаза, аскорбатоксидаза, вызывающих потемнение продукта, а в ряде случаев - снижение органолептических свойств и пищевой цен­ности. При переработке сырья второй группы - окрашенных в красный цвет, - недопустимо применение препаратов, содержащих ферменты, разрушающие антоцианы.

Препараты, предназначенные для переработки шиповника, черной смородины, ценность которых в значительной степени обусловлена наличием в плодах аскорбиновой кислоты, не должны содержать фер­мента аскорбатоксидазы, т.к. окисление аскорбиновой кислоты под дей­ствием этого фермента снижает ценность получаемого продукта.

Производство спиртных напитков. Производство спиртных напитков из крахмалсодержащего сырья практикуется почти во всех странах мира. Основными видами сырья в Европе являются картофель и рожь, карто­фель и пшеница в России, кукуруза и рожь в США, рис и бататы на Вос­токе, тапиока в тропических странах.

Крахмал, как основной компонент сухих веществ сырья, из которого образуется спирт, непосредственно дрожжами не сбраживается, поэто­му его необходимо гидролизовать до сбраживаемых сахаров, для этого требуется применение ферментов.

Применяемый издавна зерновой солод, как источник амилолитических ферментов, обеспечивает достаточно глубокое осахаривание и выбраживание только за трое суток. Необходимо отметить, что зерновой солод не только выполняет задачу гидролиза крахмала до сбраживаемых сахаров, но и является источником легкоусвояемого азотистого питания для дрожжей, т. к. в процессе солодоращения, под действием протеиназ, в нем накапливается значительное количество аминокислот (до 32 % от общего азота). Активность протеиназ в процессе солодоращения возрас­тает примерно в 40 раз. Зерновой солод обладает и цитолитической ак­тивностью, обеспечивая определенную степень гидролиза клеточных сте­нок растительного сырья и тем самым улучшая контакт крахмала с амилолитическими ферментными препаратами.

Таким образом, применяемый в спиртовом производстве зерновой солод выполняет три основные функции: осуществляет гидролиз крах­мала до сбраживаемых сахаров; является источником азотистого пита­ния для дрожжей и при осахаривании крахмалистого сырья производит частичное разрушение клеточных стенок сырья.

Однако скорость осахаривания крахмала при использовании солода остается достаточно низкой, что затрудняет интенсификацию процесса брожения. Применение ферментных препаратов микробного происхож­дения дает возможность значительно повысить концентрацию необхо­димых ферментов в среде и обеспечить глубокий гидролиз крахмала за сравнительно короткий период.

Кроме стадии осахаривания ферментные препараты, обладающие сильной разжижающей активностью (α -амилаза), применяются на ста­дии водно-тепловой обработки сырья с целью смягчить режим разваривания, снизить вязкость замесов и облегчить их дальнейшую транспор­тировку.

Применяя ферментные препараты на стадии приготовления сусла для дрожжегенерации, необходимо обеспечить интенсивный гидролиз белков с целью обогащения ценным азотистым питанием дрожжевого сусла.

Таким образом, для спиртового производства, перерабатывающего крахмалсодержащее сырье, необходимо применение ферментных пре­паратов с амилолитическим, протеолитическим и цитолитическим дей­ствием. При замене солода культурами микроорганизмов или препара­тами ферментов необходимо, чтобы полученный спирт обладал высоки­ми дегустационными качествами и не содержал вредных примесей.

Пивоварение. При производстве пива по обычной технологической схеме необходимые ферментные системы для подготовки зернового сы­рья и перевода экстрактивных веществ в растворимое состояние на ста­дии затирания образуются при солодоращении.

Основными ферментами, образующимися в процессе солодоращения и имеющими наиболее существенное значение в технологии пиво­варения, являются: амилолитические ферменты, разжижающие и осахаривающие крахмал; протеолитические ферменты, расщепляющие белки ячменя до пептидов различной молекулярной массы и свобод­ных аминокислот; цитолитические ферменты, гидролизующие некрах­мальные полисахариды, растворяющие клеточные стенки эндосперма зерна, благодаря чему облегчается доступ амилаз и протеаз к соответ­ствующим субстратам.

Каждый из перечисленных процессов должен пройти с определен­ной глубиной, чтобы обеспечить нормальное протекание фильтрации за­тора, брожения сусла, осветление и фильтрацию пива, а также создание определенных физико-химических свойств (пенообразование, прозрач­ность, стойкость при хранении) и вкусовых качеств готового продукта.

Применение ферментных препаратов микробного происхождения (амилоризин ПХ, П10Х, амилосубтилин Г10Х, Г20Х, протосубтилин Г10Х, цитороземин ПХ) с целью замены солода неосоложенным ячменем позволяет интенсифицировать процесс, избежать потерь ценных компо­нентов сырья на дыхание и образование проростка, в целом повысить рентабельность пивоваренного производства. Кроме отечественных пре­паратов, в настоящее время широко используются ферментные препа­раты различных зарубежных фирм. Предназначенные для замены фер­ментов солода ферментные препараты микробного происхождения должны по характеру своего действия соответствовать ферментам солода и значительно превосходить их по активности.

В пивоварении используют ферменты, используемые для борьбы с холодной мутью. К образова­нию холодной мути в бутылочном пиве приводит рост микроорганизмов; такое биологическое помутнение предотвращается пастеризацией пива или стерильной фильтрацией при заполнении бутылок в асептических условиях. Небиологическое помутнение пива может происходить при его продолжительном хранении; этот процесс ускоряется при действии све­та, тепла, кислорода, в присутствии следов железа или меди, а также при одновременном воздействии этих факторов. Состав мути зависит от пре­обладающего действия того или иного из этих факторов. Основными со­ставляющими холодной мути являются: белки - 40-76 %; танин -17-55 %; углеводы - 3-13 %.

Холодная муть состоит из очень тонкого осадка, который образуется при выдержке пива при температурах ниже 10°С. Для борьбы с холодной мутью могут быть использованы растительные ферменты: папаин, фицин, бромелаин, а также грибные (продуцируемая микроскопическими грибами рода Aspergillus, Penicillium, Mucor, Amylomyces) и бактериаль­ные (продуцируемая В. subtilis) протеиназы. Но наиболее широко для этой цели применяется лишь папаин или комплексные препараты, включаю­щие папаин и другие протеазы, что объясняется относительно высокой термостабильностью препаратов папаина, сохраняющих свою активность после пастеризации.

Таким образом, существуют бесспорные доказательства эффективного использования ферментных препаратов в технологии продуктов питания.