Що таке сичужний фермент – способи отримання тварини і синтетичного, застосування в домашніх умовах

Це особлива органічна речовина, яка виробляється в шлунку новонародженого теля. Воно сприяє стабільній природній ферментації молочних продуктів при виробництві кисломолочних продуктів. Сичужний фермент для сиру надає продукції особливий ніжний смак, щільну консистенцію. Згортання і розщеплення молочних продуктів натуральним компонентом відбувається в спеціальних чанах, що щільно закриваються, де зовнішнє середовище не зможе порушити технологічний процес. Широке поширення сичужний фермент отримав при виробництві сортів сиру:

• Способи отримання та використання
• Сичужні сири
• Як виробляють сири
• Як розпізнати присутність сичужного ферменту
• Сир без сичужного ферменту
• Де взяти фермент
• Сичужний фермент у домашніх умовах
• Чим замінити в домашніх умовах
• Чи хімозин шкідливий

• адигейський;
• белебіївський;
• edam;

Способи отримання та використання

Фабричне виробництво сичужного ферменту у великих кількостях неможливе у зв’язку з особливостями технологічного процесу. Для виготовлення цієї речовини витягнутий з тіла забитого теля свіжий сичуг (шлунок) надувають повітрям, закривають з обох кінців і піддають процесу сушіння. Отриманий на кінцевому етапі продукт – твердий порошок білого кольору, який можна придбати для домашнього використання в деяких аптеках з розширеним асортиментом. Через низький вихід продукту виготовлення натурального сичуга є дорогим процесом.

Штучне отримання мікробіальної маси для ферментації можливе при використанні в технологічному процесі пліснявих бактерій і грибів видів mucor, rhizomucor, endothia parasitica. Заміна природного продукту речовиною неживотного походження робить вживання одержуваних з його використанням сортів сиру допустимим для вегетаріанців. Біотехнологія виготовлення активної речовини, що запускає і прискорює ферментацію, вийшла набагато дешевше природного методу отримання, що зменшило собівартість сичужних сирів без втрати їх якості.

Сичужні сири

При виборі кисломолочної продукції, яка не містить у своєму складі хімозин, звертайте увагу на маркування. Речовина природного походження успішно замінюється на реннін під час виробництва сирків, сиру, сиру. Воно впливає на білок у молоці за тим же принципом, що натуральний сичуг, але виходить більш гуманним способом. Природний фермент для приготування сиру серед вегетаріанців вважається неприпустимим до вживання. Багато виробників вітчизняної та імпортної продукції не замінюють сичун ренніном, про що пишуть на етикетках:

• пармезан;
• чеддер;
• маасдам;
• емменталь;
• рокфор;
• адигейський;
• фета;
• сулугуні.

Як виробляють сири

Фабричне і домашнє приготування справжнього сичужного сиру відрізняється тільки обсягами виробництва, можливим додаванням штучних консервантів, барвників, ароматизаторів на різних стадіях технологічного процесу. Ознайомтеся з докладним описом способу приготування якісного сирного продукту з використанням сичуга:

1. Для виготовлення беруть молоко з масовою часткою жиру не менше 3,2%, сцежене у корів, кормовою базою яких служили картопля, кукурудза, морква, інші коренеплоди з високим вмістом кальцію.
2. Перша стадія виготовлення – дозрівання молока, яке протягом 12-24 годин тримають при температурі 8-12 градусів. Це призводить до активізації мікрофлори, що підвищує кислотність продукту, розчиняє солі кальцію.
3. Другий етап – нормалізація жирового балансу. Залежно від жирності виготовленого сорту сиру до загального обсягу рідини додають вершки або знежирене молоко для приведення масової частки жиру до потрібного значення.
4. Пастеризація вбиває всі непотрібні форми мікроорганізмів, які можуть перешкодити або змінити процес подальшої ферментації продукту.
5. Підготовка до згортання. На цьому етапі додають всі відсутні спеції, ароматизатори, стабілізатори і консерванти, які повинні бути присутніми у складі готового сиру. Для поліпшення процесу ферментації вносять хлорид кальцію, що прискорює облогу солей.
6. Згортання. Найважливіший етап, коли сичужний фермент пепсин поступово відділяє тверді фракції молочного продукту від сироватки. Процес йде при природній для нього температурі 28-36 градусів і постійному завадженні маси.
7. Формування сирних зерен. За допомогою спеціальних ножів отриману на попередньому етапі масу поступово розрізають, відокремлюють від сироватки. Далі згусток завадять, піднімаючи температуру до 20 градусів, що сприяє наданню зернам округлої форми, видаленню решти рідких фракцій.
8. Пресування. Видаляють останні залишки сироватки. Згусток, що складається з сирних зерен, спресовують за допомогою спеціальних пластин на пневматичних поршнях. Кілька разів масу перевертають раз на 5-10 хвилин для самопресування. Фіналом етапу вважається момент, коли з згустку перестає виділятися волога.
9. Вік сиру безпосередньо впливає на смакові якості та хімічний склад продукту. Під час дозрівання тривають складні біохімічні реакції, викликані впливом пепсину (з сичужного ферменту) або ренніну. Дозрівання маси відбувається у вологих прохолодних приміщеннях. Раз на 2-3 тижні голову сиру необхідно промити від зайвих мікроорганізмів на поверхні і перевернути для надання правильної форми.
10. Упаковують готовий продукт у фанерні або дерев’яні сухі ящики. Також для тривалого зберігання допускається використання спеціальної товстої харчової упаковки, з якої повністю відсмоктується повітря.

Як розпізнати присутність сичужного ферменту

З різних причин для деяких людей вживання сичужного сиру небажане. Прикладом можуть служити суворі вегетаріанці, які повністю відмовилися від тваринної їжі з ідеологічних міркувань. Розпізнати присутність натурального сичуга в кисломолочному продукті за зовнішніми ознаками неможливо, оскільки він не впливає на смак, запах, колір продукції. Для розпізнавання вегетаріанської та стандартної їжі використовується позначення, яке виробник наносить на етикетку. Наявність наступних позначок говорить про присутність хімозину в продукті:

• сичужний фермент;
• реннін;
• тварин хімозин;
• kalase;
• stabo-1290;
• абомін;
• солодкомолочний сир.

Сир без сичужного ферменту

За ідеологічними переконаннями вегетаріанцям не можна вживати в їжу кисломолочні продукти з вмістом натурального сичуга, для отримання якого забивають новонароджених телят, ягнят – у них цей фермент відповідає за перетравлення молока матері. Генна інженерія на поточному етапі розвитку не має засобів для відтворення рослинних копій активної речовини. Повністю безпечною альтернативою є хімозин, одержуваний з особливих пліснявих грибів і мікробіальний реннін. Ознайомтеся зі списком сортів сиру, чиї виробники не користуються сичуком:

• вегетаріанська модифікація адигейського сорту;
• фета, TM Denmax;
• Lazur, польський сир із синьою цвіллю;
• Белебіївський;
• Казерай Шампіньон;
• сметанкові сорти;
• марка плавлених сирків President;
• Ламбер;
• Валіо.

Де взяти фермент

Натуральний сичужний фермент – це речовина, яка відтворює четвертий відділ шлунка новонароджених телят і ягнят, для ефективної і швидкої переробки молока, яке поділяється на складові. Власники власних ферм здатні самостійно при забої відокремити сичун, наповнити повітрям і перев’язати для отримання сухого концентрату. В іншому випадку активну речовину можна знайти на прилавках деяких аптек, що мають розширений асортимент. Продукція наступних виробників відповідає потрібним стандартам якості і є у вільному продажу:

• Меітон;
• VIVO закваски;
• Скваска;
• БК-Углич;
• Живий Баланс;
• Lactofarm ECO.

Сичужний фермент у домашніх умовах

Виготовлення правильного сичужного сиру не представляється можливим без якісної основи для закваски. У домашніх умовах можна самостійно отримати потрібну активну речовину, звану сичуком. Для цього знадобиться тушка або шлунок тварини, забитої не пізніше дванадцяти годин тому. Дотримуйтесь певного порядку дій, щоб отримати якісний сичун, придатний для ферментації:

1. Відокреміть від туші нещодавно забитої тварини шлунок (сичун).
2. Ретельно промийте прохолодною проточною водою із зовнішнього та внутрішнього боку без використання чистячих засобів, абразивних матеріалів, губок, ганчірок.
3. Один отвір міцно зав’яжіть бечівкою або шпагатом. Через друге наповнювач сичуг повітрям, зав’яжіть до герметичності.
4. Вивісьте в сухому теплому приміщенні. Готовність можна визначити за структурою тканин шлунка: вони повинні стати схожими на пергаментний папір.
5. Готовий сичун подрібнити до консистенції порошку або відламуйте шматочки для приготування закваски з розрахунку 5 грам готового продукту на 1 літр молока.

Чим замінити в домашніх умовах

Для виготовлення кисломолочних продуктів будинку шляхом ферментації допускається застосування речовин рослинного походження, що допомагають формувати повноцінну закваску. Ягоди, які використовуються для активізації процесу бродіння в домашніх винах, теж відмінно підійдуть для ферментації молочних продуктів. Наступні варіанти заміни вважаються найвдалішими:

• Свіжовижатий сік інжиру без макухи.
• Спеціальна заквасочна трава.
• Підсушений зелений немитий виноград.
• Відвар саморобної крапивної пасти з сіллю.
• Магазинні готові закваски з пліснявих грибів, дегідованих бактерій.

Чи хімозин шкідливий

Більшість натуральних продуктів набагато корисніше своїх штучних аналогів, якими їх поступово намагаються замінити з метою зменшення собівартості виробництва. Така ж тенденція простежується у сфері сироваріння. Натуральний сичужний фермент складно дістати, а технологічні процеси з його участю автоматично стають дуже дорогими. Але чи має сенс замінювати натуральний сичун фабричними аналогами з точки зору впливу на організм споживача? Розгляньте особливості такої заміни:

1. Зміна природних процесів сироваріння. При використанні штучних аналогів хімозину сильно прискорюється процес ферментації молока, що призводить до збільшення масової частки фосфатів у готовому продукті. Їх вживання сприяє вимиванню кальцію з людських кісток, що робить їх більш крихкими, ламкими, нездатними до регенерації.
2. Природна допомога шлунку. Хімозин виробляється і організмом людини, будучи для нього природним ферментом. Сама речовина при вживанні всередину не завдасть якоїсь шкоди. Замість цього у споживача тимчасово прискориться травлення, покращиться робота кишечника.
3. Покращення природних властивостей. Вченими на території Італії вже десяток років ведеться робота зі створення штучно синтезованого хімозину спеціально для сироробства. Його відмінність від натурального полягає в збільшенні ефективності на 50-60% зі збереженням інших корисних властивостей, що надаються на організм людини.

Відео Про сири (сичужний фермент) Дивитися відео

1.9: Виробництво сиру

Виробництво сиру (Університет Гвельфа, виробництво сиру)

Сироваріння – це, по суті, процес зневоднення, при якому казеїн молока, жир і мінерали концентруються від 6 до 12 разів, залежно від сорту. Основними етапами, загальними для більшості сортів, є підкислення, коагуляція, зневоднення та засолювання. Процес виробництва сиру:

Хімічні компоненти молока

Молоко в основному складається з води з чотирма біологічними макромолекулами; вуглеводи (лактоза), жири, фосфопротеїни казеїну та сироватковий білок.

казеїн

Казеїни – фосфопротеїни. Ці білки в основному випадкові котушки мають мало вторинної або третинної структури. Вони відрізняються високою термостійкістю.

Вправа \(\PageIndex\)

• Визначте первинну, вторинну і третинну структуру білків.
• Обведіть фосфорильовані бічні ланцюги серину в типовій повторюваної одиниці в \(\beta\) -казеїні.

• Казеїни мають відносно високий [негативний/позитивний] заряд від фосфатів.

Казеїн існує в молоці у вигляді міцел, які складаються з сотень молекул казеїну, координованих з іонами Са +2 .

• Намалюйте мультфільм з декількох казеїнових кулястих білків, що утворюють міцелу з гідрофобним центром і гідрофільної зовнішньою поверхнею. Додайте іони кальцію.

Агрегація казеїну (формування сиру)

Хоча міцелла казеїну досить стабільна, ось два основних способи, за допомогою яких може бути індукована агрегація. Агрегація є ключовим етапом виробництва сиру.

1. Ферментативні – хімозин (сичужний фермент) або інші ферменти (важливі для чеддерів і гауда)

Під час первинної стадії сичужний фермент розщеплює зв’язок Phe (105) -Met (106) каппа-казеїну, утворюючи розчинний білок, який дифундує від міцели та пара-каппа-казеїну.

Під час вторинної стадії міцели агрегуються. Це пов’язано з втратою стеричного відштовхування каппа-казеїну. Кальцій сприяє згортанню, діючи як міст між міцелами.

Під час третинної стадії згортання утворюється гель, молочний сир твердне, і рідина відокремлюється.

Вправа \(\PageIndex\)

• Намалюйте мультфільм з декількох міцел, що злипаються разом. Показати іони кальцію, що діють як мости.

2. Кислотний. Підкислення призводить до дестабілізації або агрегування міцел казеїну. Кислотні коагульовані свіжі сири можуть включати сир, кварк і вершковий сир.

Вправа \(\PageIndex\)

• Враховуючи кількість присутніх фосфатних груп, припустити, що буде з фосфатами, оскільки рН опускається нижче 4,6.
• Намалюйте виникає кислотно-лужну реакцію.
• Що відбувається з іонами Са +2 ?

Кислотна коагуляція може бути досягнута природним шляхом за допомогою закваскової культури лактобактерій.

• Ці бактерії перетворюють лактозу в _________________.

Кислий сир більш крихкий, ніж сичужний сир через втрату кальцію.

• Поясніть, чому втрата кальцію робить сир більш крихким.

Сироватка

До сироваткових білків відносяться \(\beta\) -лактоглобулін, альфа-лактальбумін, бичачий сироватковий альбумін (БСА) та імуноглобуліни (Ig). Ці білки мають добре виражені третинні і четвертинні структури. Вони розчинні у воді при більш низькому рН, але не коагулюються після протеолізу або кислотної обробки. Коли казеїн згортається ферментами або кислотною обробкою, зазвичай відбувається етап проціджування, при якому вода відокремлюється від сиру.

Вправа \(\PageIndex\)

Існує третій процес коагуляції казеїну, тепло-кислотний.

Вправа \(\PageIndex\)

У цьому процесі тепло викликає денатурацію сироваткових білків, які можуть взаємодіяти з казеїнами. З додаванням кислоти казеїни випадають в осад разом з сироватковими білками.

При теплокислотній коагуляції 90% білка може бути відновлено. Приклади сирів, виготовлених цим методом, включають Панір, Рікотту і Кесо Бланко.

Метаболізм лактози в гомоферментативних лактобацилах

Огляд

Вправа \(\PageIndex\)

При додаванні лактобактерій в молоко бактерія використовує ферменти для вироблення енергії (АТФ) з лактози.

• Побічний продукт виробництва АТФ – __________.

Молочна кислота згортає молоко, яке потім відокремлюється, утворюючи сири, які використовуються для виробництва сиру та сироватки.

Раніше ми розглянули шлях бактерій для перетворення глюкози в молочну кислоту.

• Згадайте цей шлях та причину того, що ці бактерії використовують цей процес, а не цикл TCA та окислювальне фосфорилювання.

Однак ми не говорили про те, як ця бактерія може перетворити лактозу в глюкозу.

• Лактоза є [моносахарид/дисахарид/полісахарид]. Обведіть один.

Лактоза гідролізується до глюкози і \(\beta\) -галактози.

Метаболізм галактози

Глюкоза може бути перетворена в молочну кислоту, як обговорювалося раніше. Галактоза перетворюється в 6-фосфат глюкози в чотири етапи по шляху Лелуара.

Стежка Лелуара Ступінчастий

1. Перша реакція – фосфорилювання галактози до галактози 1-фосфату.

Вправа \(\PageIndex\)

• Намалюйте реакцію і передбачте продукт для цієї реакції.

2. Галактоза 1-фосфат вступає в реакцію з уридифосфат глюкози (УДП-глюкози) з утворенням УДП-галактози і глюкози 1-фосфату.

Вправа \(\PageIndex\)

• Намалюйте реакцію і прогнозуйте продукти для цієї реакції.

3. Потім галактозний фрагмент UDP-галактози епімеризується до глюкозо-1-фосфату. Конфігурація гідроксильної групи при вуглеці 4 інвертується УДП-галактозою 4-епімеразою.
Цей фермент використовує NAD + на першому кроці. А потім відновлює NAD + на другому кроці.

Вправа \(\PageIndex\)

• Намалюйте стрілки для цієї реакції. Додайте в NAD + .

4. Глюкоза 1-фосфат, що утворюється з галактози, ізомеризується до глюкози 6-фосфату фосфоглюкомутазою.

На цьому шляху UDP-глюкоза та UDP-галактоза виконують каталітичні ролі, але не підлягають жодному чистому обороту. Тому можна сказати, що вони утворюють крихітний метаболічний цикл між ними.

Вправа \(\PageIndex\)

дозрівання сиру

Підготовка і дозрівання

Після того, як сироватка видаляється з сиру, існує велика різноманітність обробки сиру залежно від типу сиру, який готується. Деякі сорти сиру, такі як Колбі або Гауда, вимагають промивання сиру, щоб збільшити вміст вологи і знизити кислотність. Сіль додається до деяких сирів різними методами: Гауда вимочується в розсолі, в той час як Фета має поверхневу сіль.

Потім сир дозрівають до отримання бажаних ароматів і текстур. Цей процес дозрівання включає подальше бродіння бактеріями, доданими дріжджами або цвіллю та ферментативні реакції від доданих ліпаз або сичужного ферменту. Ці процеси розвивають відмінні характеристики для кожного сиру.

У таблиці нижче наведено зразок молекул смаку, отриманих в результаті розпаду
компонентів молока.

Більше прикладів: Саймон Коттон, Освіта в хімії, Королівське товариство хімії, Дійсно сирна хімія

дозрівання сиру

ліполіз

Ліполіз є критичним кроком є ліполіз тригліцеридів до ефірів і кислот, які дають багато ароматних молекул.

Вправа \(\PageIndex\)

Метаболізм жирних кислот (b-окислення) видаляє вуглець одночасно до кожної з цих жирних кислот.

• Намалюйте пару коротших ланцюжків жирних кислот.

Часто присутні естерази, які можуть перетворити ці коротші ланцюгові жирні кислоти в метилові ефіри.

• Намалюйте пару можливих коротколанцюгових метилових ефірів.

Це смердючі і ароматні

дозрівання сиру

Бродіння пропіонової кислоти: ароматизатори

Види Propionibacterium – факультативні анаероби, які можуть ферментувати цукру (глюкозу або лактозу) в пропіонову кислоту. Цей процес створює аромат і аромати, знайдені в швейцарських сирах.

Вправа \(\PageIndex\)

Факультативний анаероб – це організм, який: (вибрати правильне визначення)

1. робить АТФ аеробним диханням, якщо присутній кисень, але здатний перейти на бродіння або анаеробне дихання, якщо кисень відсутній.
2. не може зробити АТФ при відсутності кисню і загине при відсутності кисню.

Малюнок: Бродіння пропіонової кислоти, PLOS One, Елен Фалтен Стефані-Марі Дойч та ін. 2010 https://doi.org/10.1371/journal.pone.0011748

Вправа \(\PageIndex\)

Цей процес викрадає частину циклу TCA.

• На схемі вище обведіть або виділіть структури, які використовуються в циклі TCA.
• Цей шлях буде функціонувати, коли цикл TCA [вкл/викл] через ____________.
• Як цей шлях допомагає бактеріям регенерувати NAD +

Бродіння пропіонової кислоти: ароматизатори

Ключовим кроком на шляху Вуда-Веркмана є перенесення карбоксильної групи з метилмалонілу CoA до пірувату з утворенням пропіонілу CoA та оксалоацетату.

Цей механізм використовує вітамін В12 (біотин).

Вправа \(\PageIndex\)

Намалюйте стрілки для декарбоксилювання метилмалонілу CoA:

Процес триває з карбоксильованим біотином і енолатом пірувату.

Вправа \(\PageIndex\)

Намалюйте енолатний аніон пірувату. Це нуклеофіл або електрофіл?

Оскільки цей крок триває з карбоксильованим біотином та енолатом пірувату з утворенням оксалоацетату.

Вправа \(\PageIndex\)

Намалюйте стрілки для цього перетворення.

Тепер, коли ви зробили пропіоніл КоА. Як він перетворюється в пропіонову кислоту?

Вправа \(\PageIndex\)

Намалюйте стрілки для цього процесу транс-тіоетерифікації. Обов’язково включайте чотиригранний проміжний.

Додаткові запитання

Вправа \(\PageIndex\)

• Згортання молока – не єдина роль бактерії у виробництві сиру. Молочна кислота, що виробляється бактерією, знижує рН продукту і зберігає його від росту небажаними бактеріями та цвіллю, тоді як інші продукти метаболізму та ферменти, що виробляються Lactococcus lactis, сприяють тонким ароматам та ароматам, які відрізняють різні сири.
  • Подивіться на інші хімічні побічні продукти, створені цією бактерією, і які «аромати» надають. (Більше охоплені в розділі йогурту!)
  • Чи зможе хтось, хто має непереносимість лактози, їсти сир? Чому чи чому ні?

  Джерела

  H. Hettinga і G.W. Reinbold, ПРОПІОНОКИСЛОТНІ БАКТЕРІЇ – ОГЛЯД. Журнал молочних та харчових технологій, 1972, 35 (6), 358-372.

  • Was this article helpful?
  • Yes
  • No

  Recommended articles

  1. Article type Section or Page License CC BY-NC License Version 4.0 Show Page TOC No on Page
  2. Tags
     1. authorname:kgraham
     2. Casein
     3. cheese
     4. chymosin
     5. coagulation
     6. source[translate]-chem-306246
     7. whey