Piimatööstuses kasutatavad ensüümid

Biotehnoloogia valdkonnas on palju tööstuslikke rakendusi, mille tulemuseks on biotehnoloogia tooted, mida me kasutame iga päev kodus. Mõned neist on toiduaineteaduse rakendused, mis kasutavad ensüüme, et toota või parandada erinevate toiduainete kvaliteeti. Piimatööstuses on juustude, jogurti ja muude piimatoodete tootmiseks vaja teatud ensüüme, samas kui teisi kasutatakse spetsiaalselt tekstuuri või maitse parandamiseks.

Allpool on kirjeldatud viit kõige sagedasemat ensüümi tüüpi ja nende rolli piimatööstuses.

Rennet

Piim sisaldab valke, eriti kaseiine, mis säilitavad selle vedeliku. Proteaasid on ensüümid, mis lisatakse juustu tootmiseks piimale, et hüdrolüüsida kaseiine, täpsemalt kappa kaseiini, mis stabiliseerib hüübimist takistava mitsellide moodustumist. Lambaliha ja rennin on üldised terminid kõikidele ensüümidele, mida kasutatakse piima koaguleerimiseks. Tehniliselt laabiline on ka vasika neljanda mao vooderdus.

Kergemini sünnist eraldatud ensüüm on chymosin. Kimosiini võib saada ka mitmest teisest looma-, mikroobi- või taimse päritoluga allikast, kuid kohalik mikroobikaitsiin (seentelt või bakteritelt) ei ole efektiivne Cheddari ja teiste kõvade juustude valmistamiseks.

Piiratud vorstiliendi tarned on kutsunud mikrobioloogilise chymosini geenitehnoloogiaks, tehes vasikate prohümosiini geene kloonides bakteridesse.

Bioengineeritud chymosin võib kaasata kuni 70% juustutoodete tootmiseks. Kuigi bioengineeritud ensüümide kasutamine osutab vasikate elule, esitab see eetikaküsimusi neile, kes on vastu GEM-idega valmistatud toidule söömiseks.

Muud proteaasid

Lisaks kaseiinidele sisaldab piim mitut erinevat tüüpi valke.

Lehmapiim sisaldab ka vadakuvalke nagu laktalbumiin ja laktoglobuliin. Nende vadakuvalkude denatureerimine, kasutades proteaase, annab kreemjas jogurtitoote. Juustu tootmiseks on oluline ka vadakuvalkude hävitamine.

Pehme juustu tootmisel eraldatakse vadak pärast piima peal olevat piima ja seda võib muu hulgas müüa toitaineliste lisanditena kulturismi, kehakaalu langetamiseks ja vererõhu langetamiseks. Vähktõve ravimitest on teatatud isegi toiduvärvi kasutamisest ja neil on II tüüpi diabeediga patsientide puhul insuliini tootmise induktsioon. Proteaase kasutatakse hüdrolüüsitud vadakuvalgu tootmiseks, mis on lühema polüpeptiidjärjestusena jaotatud vadakuvalk. Hüdrolüüsitud vadak põhjustab vähem tõenäoliselt allergilisi reaktsioone ning seda kasutatakse imiku piimasegude ja meditsiiniliste kasutusalade täiendamiseks.

Laktaas

Laktaas on glükosiid-hüdrolaasi ensüüm, mis lõikab laktoosi oma koostisosadeks, galaktoosi ja glükoosiks. Ilma laktaasi ensüümi piisava tootmisega peensooles ei muutu inimestel laktoositalumatust, põhjustades piimatoodete allaneelamisel seedetraktiga ebamugavust (krambid, gaas ja kõhulahtisus). Laktaasi kasutatakse kaubanduslikult, et valmistada selliseid inimesi laktoosivabade toodete, eriti piima, valmistamiseks.

Seda kasutatakse ka jäätise valmistamiseks, mis muudab kreemika ja magusama maitseaine. Laktaas valmistatakse tavaliselt Kluyveromyces sp. pärmi ja Aspergillus sp. seenedest.

Catalase

Ensüüm Catalase on leidnud piiratud kasutust ühes konkreetses juustutootmise piirkonnas. Vesinikperoksiid on tugev oksüdeerija ja rakkudele toksiline. Seda kasutatakse näiteks pastöriseerimise asemel teatud juuste, näiteks Šveitsi, valmistamiseks, et säilitada naturaalseid piima ensüüme, mis on kasulikud lõpptootele ja juustu maitset.

Need ensüümid häviksid pastöriseerimise kõrge kuumusega. Siiski pärsivad vesinikperoksiidi jääke piimas bakterikultuure, mis on vajalikud tegeliku juustutootmise jaoks, nii et kõik selle jäljed tuleb eemaldada. Katalaasi ensüümid saadakse tavaliselt veise maksast või mikroobist allikatest ja lisatakse vesinikperoksiidi teisendamiseks vesi ja molekulaarne hapnik.

Lipaasid

Lipaase kasutatakse piimarasvu lagundamiseks ja juustudele iseloomulike maitseomaduste saamiseks. Tugevamad maitsestatud juustud, näiteks Itaalia juust, Romano, valmistatakse lipaaside abil. Maitse pärineb vabadest rasvhapetest, mis on saadud piimarasvu hüdrolüüsimisel. Loomade lipaase saadakse lapsest, vasikast ja lambalihist, samal ajal kui mikroobne lipaas saadakse fermentatsioonil seente liigi Mucor meihei poolt .

Kuigi juustu valmistamiseks on saadaval mikroobsed lipaasid, on nad vähem spetsiifilised selle kohta, millistes rasvades nad hüdrolüüsivad, samas kui loomsed ensüümid on osaliselt lühikeste ja keskmise pikkusega rasvade suhtes osalised. Eelistatud on lühemate rasvade hüdrolüüs, kuna see toob kaasa paljude juustude soovitud maitse. Pikema ahelaga rasvhapete hüdrolüüs võib põhjustada kas soolase või üldse mitte maitse.