Ένζυμα που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία γαλακτοκομικών προϊόντων

Στον τομέα της βιοτεχνολογίας , υπάρχουν πολλές βιομηχανικές εφαρμογές που οδηγούν σε βιοτεχνολογικά προϊόντα που χρησιμοποιούμε καθημερινά στο σπίτι. Ορισμένες από αυτές είναι εφαρμογές επιστήμης τροφίμων που χρησιμοποιούν ένζυμα για να παράγουν ή να βελτιώνουν την ποιότητα των διαφόρων τροφίμων. Στη γαλακτοκομική βιομηχανία, ορισμένα ένζυμα απαιτούνται για την παραγωγή τυριών, γιαουρτιού και άλλων γαλακτοκομικών προϊόντων, ενώ άλλα χρησιμοποιούνται με πιο εξειδικευμένο τρόπο για τη βελτίωση της υφής ή της γεύσης.

Πέντε από τα πιο κοινά είδη ενζύμων και ο ρόλος τους στη γαλακτοκομική βιομηχανία περιγράφονται παρακάτω.

Πυτιά

Το γάλα περιέχει πρωτεΐνες, ειδικά καζεΐνες, που διατηρούν τη υγρή μορφή τους. Οι πρωτεάσες είναι ένζυμα που προστίθενται στο γάλα κατά την παραγωγή τυριού, για να υδρολυθούν οι καζεΐνες, συγκεκριμένα η κάπα καζεΐνη, η οποία σταθεροποιεί το σχηματισμό των μικκυλίων προλαμβάνοντας την πήξη. Το Rennet και η rennan είναι γενικοί όροι για οποιοδήποτε ένζυμο χρησιμοποιείται για την πήξη του γάλακτος. Τεχνικά η πυτιά είναι επίσης ο όρος για την επένδυση του τετάρτου στομάχου του μοσχαριού.

Το πιο συνηθισμένο ένζυμο που απομονώνεται από πυτιά είναι η χυμοσίνη. Η χυμοσίνη μπορεί επίσης να ληφθεί από αρκετές άλλες ζωικές, μικροβιακές ή φυτικές πηγές, αλλά η εγχώρια μικροβιακή χυμοσίνη (από μύκητες ή βακτήρια) είναι αναποτελεσματική για την παρασκευή τσένταρ και άλλων σκληρών τυριών.

Περιορισμένες ποσότητες πυτίας μοσχαριού έχουν ωθήσει τη γενετική μηχανική της μικροβιακής χυμοσίνης με την κλωνοποίηση γονιδίων prochymosin μόσχου σε βακτηρίδια.

Η βιομηχανοποιημένη χυμοσίνη μπορεί να εμπλέκεται στην παραγωγή έως και 70% των τυροκομικών προϊόντων. Ενώ η χρήση βιοτεχνολογικών ενζύμων σαρώνει τη ζωή των μόσχων, παρουσιάζει προβλήματα ηθικής για όσους αντιτίθενται στην κατανάλωση τροφίμων που παρασκευάζονται με GEMs.

Άλλες Πρωτεάσες

Το γάλα περιέχει έναν αριθμό διαφορετικών τύπων πρωτεϊνών, επιπλέον των καζεϊνών.

Το αγελαδινό γάλα περιέχει επίσης πρωτεΐνες ορού γάλακτος όπως λακταλβουμίνη και γαλακτοσφαιρίνη. Η μετουσίωση αυτών των πρωτεϊνών ορού γάλακτος, χρησιμοποιώντας πρωτεάσες, έχει ως αποτέλεσμα ένα πιο κρεμώδες προϊόν γιαουρτιού. Η καταστροφή πρωτεϊνών ορού γάλακτος είναι επίσης απαραίτητη για την παραγωγή τυριού.

Κατά τη διάρκεια της παραγωγής μαλακών τυριών, ο ορός γάλακτος διαχωρίζεται από το γάλα μετά τη συσσώρευση και μπορεί να πωληθεί ως συμπλήρωμα θρεπτικών ουσιών για τον bodybuilding, την απώλεια βάρους και τη μείωση της αρτηριακής πίεσης μεταξύ άλλων. Έχουν μάλιστα αναφερθεί περιπτώσεις διαιτητικού ορρού γάλακτος για θεραπείες καρκίνου και που έχουν ένα ρόλο στην επαγωγή της παραγωγής ινσουλίνης για εκείνους με διαβήτη τύπου 2. Οι πρωτεάσες χρησιμοποιούνται για την παραγωγή υδρολυμένης πρωτεΐνης ορού γάλακτος, η οποία είναι πρωτεΐνη ορού γάλακτος που διασπάται σε μικρότερες πολυπεπτιδικές αλληλουχίες. Ο υδρολυμένος ορός γάλακτος είναι λιγότερο πιθανό να προκαλέσει αλλεργικές αντιδράσεις και χρησιμοποιείται για την παρασκευή συμπληρωμάτων για παρασκευάσματα για βρέφη και ιατρικές χρήσεις.

Λακτάση

Η λακτάση είναι ένα ένζυμο γλυκόζης υδρολάσης που κόβει τη λακτόζη στα συστατικά της σάκχαρα, τη γαλακτόζη και τη γλυκόζη. Χωρίς επαρκή παραγωγή ενζύμου λακτάσης στο λεπτό έντερο, οι άνθρωποι γίνονται δυσανεξίες στη λακτόζη, προκαλώντας δυσφορία (κράμπες, αέρια και διάρροια) στην πεπτική οδό κατά την κατάποση γαλακτοκομικών προϊόντων. Η λακτάση χρησιμοποιείται εμπορικά για την παρασκευή προϊόντων χωρίς λακτόζη, ιδιαίτερα γαλακτοκομικών, για τέτοια άτομα.

Χρησιμοποιείται επίσης στην παρασκευή παγωτού, για να κάνει ένα πιο κρεμώδες και γλυκότερο προϊόν γευσιγνωσίας. Η λακτάση παρασκευάζεται συνήθως από την Kluyveromyces sp. της ζύμης και του Aspergillus sp. των μυκήτων.

Καταλασης

Το ένζυμο Catalase έχει βρει περιορισμένη χρήση σε μια συγκεκριμένη περιοχή παραγωγής τυριού. Το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι ισχυρό οξειδωτικό και τοξικό για τα κύτταρα. Χρησιμοποιείται αντί της παστερίωσης , όταν παράγει ορισμένα τυριά όπως η ελβετική, προκειμένου να διατηρηθούν τα φυσικά ενζυματικά γάλατα που είναι ευεργετικά για το τελικό προϊόν και την ανάπτυξη γεύσης του τυριού.

Αυτά τα ένζυμα θα καταστρέφονται από την υψηλή θερμότητα παστερίωσης. Ωστόσο, τα υπολείμματα υπεροξειδίου του υδρογόνου στο γάλα θα αναστέλλουν τις βακτηριακές καλλιέργειες που απαιτούνται για την πραγματική παραγωγή τυριού, έτσι ώστε όλα τα ίχνη του πρέπει να αφαιρεθούν. Τα ένζυμα καταλάσης αποκτούνται τυπικά από συκώτια βοοειδών ή μικροβιακές πηγές και προστίθενται για να μετατραπούν το υπεροξείδιο του υδρογόνου σε νερό και μοριακό οξυγόνο.

Λιπάσες

Οι λιπάσες χρησιμοποιούνται για να διασπάσουν τα λιπαρά του γάλακτος και να δώσουν χαρακτηριστικές γεύσεις στα τυριά. Τα ενισχυμένα τυριά, για παράδειγμα, το ιταλικό τυρί Romano, παρασκευάζονται με λιπάσες. Η γεύση προέρχεται από τα ελεύθερα λιπαρά οξέα που παράγονται όταν υδρολυθούν τα λιπαρά γάλακτος. Ζωικές λιπάσες λαμβάνονται από παιδί, μόσχο και αρνί, ενώ η μικροβιακή λιπάση παράγεται με ζύμωση με το μυκητικό είδος Mucor meihei .

Αν και οι μικροβιακές λιπάσες είναι διαθέσιμες για την παραγωγή τυριού, είναι λιγότερο συγκεκριμένες σε ποια λίπη υδρολύουν, ενώ τα ζωικά ένζυμα είναι πιο μερικά σε μικρά και μεσαίου μήκους λίπη. Η υδρόλυση των βραχύτερων λιπών προτιμάται επειδή έχει ως αποτέλεσμα την επιθυμητή γεύση πολλών τυριών. Η υδρόλυση των μακρύτερων αλυσίδων λιπαρών οξέων μπορεί να έχει σαν αποτέλεσμα είτε σαπουνάδα είτε καθόλου γεύση.