Состав и особенности ферментов (энзимов) молока (стр. 1 из 3)
Состав и особенности ферментов (энзимов)
Наряду с основными специфическими веществами (белки, липиды, углеводы) и минеральными солями в состав молока входят соединения, играющие важную роль в жизнедеятельности человека. Их часто объединяют в группу биологически активных веществ. К ним относят ферменты, витамины и гормоны.
В молоке имеются нативные (истинные) ферменты, которые попадают в него из секреторных клеток молочной железы, или непосредственно переходят из крови. Из молока, полученного от здоровых животных при нормальных условиях их содержания, выделено более 20 нативных ферментов различных классов. Кроме нативных ферментов в молоке содержатся многочисленные ферменты микробного происхождения (внеклеточные и внутриклеточные), продуцируемые микрофлорой молока и бактериальных заквасок, используемых при производстве кисломолочных продуктов, а также попадающей в молоко из воздуха и других источников в процессе получения, хранения и транспортировки молока. Некоторые ферментные препараты (сычужный фермент, пепсин и др.) специально вносят в молоко при производстве молочных продуктов. Таким образом, ферменты имеют как нативное, так и бактериальное происхождение, что обуславливает различие их свойств и влияние на качество молочных продуктов. Ферменты, встречающиеся в молоке и молочных продуктах, имеют большое практическое значение. Так, некоторые ферменты могут вызвать глубокие изменения составных частей молока во время хранения с возникновением различных пороков вкуса и запаха, что приводит к снижению пищевой ценности. Распад липидов, белков и углеводов при производстве молочных продуктов и сыров происходит под воздействием целого ряда липолитических, протеолитических, окислительно-восстановительных и других ферментов. В зависимости от химической структуры и специфического действия на различные субстраты ферменты подразделяются на классы (по Инихову):
- гидролазы и фосфорилазы;
- ферменты расшепления;
- окислительно-восстановительные.
На действии класса гидролаз и окислительно-восстановительных ферментов основано производство кисломолочных продуктов и сыров. Кроме того, по активнсти некоторых нативных бактериальных ферментов можно судить о санитарно-гигиеническом состоянии сырого молока (по редуктазе) и эффективности пастеризации (по фосфатазе и пероксидазе).
Первый класс - гидролазы и фосфорилазы
К ним относятся липаза, фосфатаза, протеиназа, редуктаза, рибонуклиаза, лизоцим. Липаза – липолитический фермент. В молоке содержится нативная и бактериальная липаза, она катализирует гидролиз триглицеридов молочного жира, с выделе
нием низкомолекулярных жирных кислот. Фермент связан с казеином и иммуноглобулином, и лишь небольшая часть адсорбируется оболочками жировых шариков. При распределении липазы с белков на оболочки шариков жира, в случае создания определённых условий, наступает гидролиз жира, т.е. разложение жира на глицерин и жирные кислоты, что приводит к омылению и прогорканию молока и молочных продуктов.Образующийся при гидролизе молочного жира глицерин, путём отщепления двух атомов водорода, может превратиться в глицериновый альдегид и разлагаться дальше. Разложение жирных кислот идёт путём окисления за счёт кислорода воды до образования уксусной кислоты, углекислого газа. Разложение молочного жира, вызываемого липазой в совокупности с другими факторами, сопровождается образованием промежуточных и конечных продуктов. Например, липоиды, в частности лецитин, подвергаются разложению, как ферментами микроорганизмов, так и др. катализаторами, в частности железом, что придаёт продуктам неприятный селёдочный привкус.
Липаза истинная (нативная) инактивируется при Т 74-80°С, бактериальная – 85-90°С. Нативная липаза теряет активность при температуре хранении молока от 0 до 5°С через 48 часов, но при повышении кислотности молока и молочного жира активность её возрастает.
Как правило, прогорклый вкус молока и молочных продуктов вызывает липаза, выделяемая посторонней микрофлорой молока – микрококками.
В то же время при производстве сыров камамбер, рокфор и др. участвует в формировании вкуса и запаха липаза, выделяемая специфической микрофлорой: молочнокислые палочки, лактококки и термофильный стерптококк.
Фосфатаза
В свежевыдоенном молоке обнаружена щелочная фосфатаза, секретируемая клетками молочной железы, но может и микроорганизмами.
Инактивируется фосфатаза при температуре 63°С с выдержкой 30 мин или 72-74°С без выдержки. Это положено в основу метода контроля эффективности пастеризации молока и сливок при невысоких температурах тепловой обработки (проба на фосфатазу).
В меньшем количестве содержится в молоке кислой фосфатазы, которая устойчива к температурам и инактивируется лишь при 97°С с выдержкой 6-4 сек. Лактаза катализирует реакцию гидролитического расщепления лактозы на моносахариды: глюкозу и галактозу. Клетки молочной железы лактазу практически не синтезируют, её вырабатывают молочнокислые бактерии и дрожжи некоторых форм. Оптимальное действие лактазы при рН 5,0. Фермент применяют при выработке гидролизованной сыворотки, используемой в хлебобулочной и кондитерской промышленности. В медицине фермент применяют при нарушении пищеварения, связанного с непереносимостью к лактозе.
Амилаза в молоке содержится в форме a-амилаза, связана с b-лактоглобулиновой фракцией молока. Количество амилазы в молоке повышается при заболевании животных. Инактивируется при температуре пастеризации. Лизоцим катализирует гидролиз в полисахаридах клеточных стенок некоторых видов бактерий. Обладая, таким образом, антибактериальными факторами, лизоцим обуславливает бактерицидные свойства молока. Содержится лизоцим в молоке в небольших количествах (среднее значение 13мк/г в 100см3). Он является основным белком, с молекулярной массой 18000, оптимум действия рН 7,9, термостабилен в кислой среде.
Лизоцим принадлежит к группе иммуномодуляторов-пробиотиков, повседневное применение которых позволяет обеспечить безмедикоментозную коррекцию деятельности многих систем организма.
Протеиназы в молоке обнаружены нативные и бактериальные, которые отличаются строением каталитического центра. Все они вызывают гидролиз пептидных связей белков молока в основном a- и b- казеина, образуя пептоны, пептиды и аминокислоты.
протеиназа
R1- CO - NH – R2 +H2 O ® R1 COOH + R2 NH2
Нативная протеиназа молока близка по строению к плазме крови и из неё попадает в молоко. Она вызывает гидролиз b- казеина с образованием g-казеина. Фермент инактивируется при 70°С 10 мин или 90°С – 5мин.
Бактериальная протеиназа вырабатывается микрофлорой молока микрококками, гнилостными бактериями, которые выделяют активные протеиназы, вызывающие различные пороки вкуса и запаха (гнилостный и др.).
Молочнокислые бактерии заквасок (лактококки и лактобациллы) выделяют активные протеиназы, которые имеют большое значение при производстве кисломолочных продуктов и сыров. Они формируют специфический вкус, консистенцию, рисунок сыров, повышая биологическую и пищевую ценность продуктов.
Второй класс – Ферменты расщепления
Рибонуклеаза по аминокислотному составу и свойствам аналогична рибонуклеазе поджелудочной железы. В молоко фермент попадает из крови животного. Рибонуклеаза молока катализирует расщепление рибонуклеиновой кислоты на нуклеотиды.
Третий класс – окислительно-восстановительные ферменты
Окисление в организмах рассматривается как процесс отнятия водорода, благодаря чему вещество окисляется. Отнятый водород передаётся другому веществу, в силу чего оно восстанавливается. Таким образом, при участии ферментов микроорганизмов происходит одновременно окисление одного вещества и восстановление другого. Этот процесс и ферменты получили название окислительно-восстановительные. К ним относятся дегидрогеназы, оксидазы, в т.ч. ксантиоксидаза, пероксидаза, каталаза и др. лактодегидразы.
Дегидрогеназы обнаружены в молоке в небольших количествах в виде нативных (истиных). Они являются катализаторами дегидрирования, при этом перенос атомов водорода осуществляют пиридиновые и проч. Коферменты.
Дегидразы различают анаэробные и аэробные. Анаэробные передают отнятый водород любому веществу, кроме кислорода воздуха. Аэробные передают водород непосредственно кислороду воздуха.
Многочисленные дегидрогеназы накапливаются в сыром молоке при размножении в нём бактерий. Они называются редуктазами бактериального происхождения. Активность редуктаз и, как следствие, бактериальную обсеменённость молока определяют по продолжительности восстановления, т.е. обесцвечивания добавленного к молоку метиленового голубого или резазурина по редуктазной пробе. (ГОСТ 9225-84)
Редуктаза относится к анаэробным ферментам, она активна до температуры нагревания молока 60°С, инактивируется при температуре 75°С с выдержкой 5 мин. Все дегидрогеназы, вырабатываемые молочно-кислыми бактериями и дрожжами бактериальных заквасок, принимают активное участие в молочнокислом и спиртовом брожении.
Оксидазы. К ним относится ксантиоксидаза из молочной железы и оксидазы, продуцируемые микрофлорой молока. Ксантиоксидаза катализирует окисление молекулярным кислородом пуриновых оснований до молочной кислоты, а также различных альдегидов до карбоновых кислот.
Ксантиоксидаза может передавать водород, отнятый у субстрата как кислороду воздуха, так и метиленовому голубому, т.е. происходит окисление. Этот фермент содержит железо и молибден, его содержание в молоке высокое.
Пероксидаза. Нативная пероксидаза молока продуцируется клетками молочной железы. Часть её может высвобождаться из лейкоцитов. Фермент содержится в молоке в больших количествах, от 30 до 100мг/дм3. Он обладает антибактериальными свойствами. Пероксидаза термостабильна, инактивируется при 80 °С в течение 25 сек., катализирует окисление различных органических соединений перекисью водорода и может окислять некоторые неорганические соединения., например йодид калия.