Siera fermenti: kas tie ir un kāpēc tie ir nepieciešami?

Patērētāju pieprasījums pēc siera ir pieaudzis līdz ar produktu meklējumiem ar jauniem organoleptiskajiem parametriem, kā rezultātā ir veikti plaši alternatīvu piena koagulantu pētījumi. Proteolītiskās aktivitātes attiecība pret koagulāciju nosaka prasības siera ražošanas procesā izmantotajiem fermentiem.

Siers ir produkts, kas mūsdienu cilvēku uzturā ieņem īpašu vietu. Sakarā ar izmantoto komponentu un ražošanas tehnoloģiju mainīgumu, ir ļoti daudz produktu veidu, kas atšķiras pēc garšas, smaržas un tekstūras. Līdz šim eksperti nepiekrīt, mēģinot klasificēt sieru, ņemot vērā no 500 līdz 5000 vienībām. Bet gandrīz katrs patērētājs varēs izvēlēties produktu pēc garšas.

Šī produkta ražošana ir viena no vecākajām pārtikas rūpniecības nozarēm. Neolīta keramikas atlieku izpēte mūsdienu Polijas teritorijā ļāva iegūt liecības, ka jau 5. gadu tūkstotī pirms mūsu ēras. e. cilvēki pārstrādāja pienu. Siera ražošana ir atrisinājusi vairākas problēmas:

• ilgstoši saglabāt galvenās piena sastāvdaļas (olbaltumvielas, taukus, vitamīnus);
• pārvērst dzērienu cietā formā, kas nodrošināja ērtāku transportēšanu (kas ir svarīgi nomadu tautām);
• radīt piena produktu ar zemāku laktozes saturu.

Siers ir fermentēts pārtikas produkts. Tas rodas, kad pienā esošo cukuru (laktozi) baktērijas pārvērš pienskābē. Dzēriena paskābināšanai izmantotie pienskābes baktēriju celmi parasti tiek rūpīgi atlasīti un apzināti pievienoti kā ieraugs. Mūsdienās pepsīns tiek plaši izmantots.

Siera ražošanas pamats ir mitruma izvadīšana no piena, pārvēršot to biezā masā. Blīvs materiāls, kas rodas olbaltumvielu locīšanas rezultātā, kļūs par sieru. Tas ir biezpiens, ko var lietot uzturā svaigā veidā, bet lielākā mērā to plaši izmanto sieru veidošanā.

Biezpiens ražošanas procesā tiek atdalīts no sūkalām, kas savukārt ir svarīgs un vērtīgs blakusprodukts. Šķirnēm, kas gatavajā formā atšķiras ar augstu mitruma līmeni, biezpiena masu vienkārši lej veidnēs, bet cietajiem sieriem to presē.

Populārākie piedevu veidi, ko izmanto rūpnieciskajā siera ražošanā, ir augu piedevas, kas pieder cisteīna un serīna grupām. Fermenti, kuru pamatā ir mikroorganismu iedarbība uz piena olbaltumvielām, tiek plaši izmantoti siera ražošanā zemo ražošanas izmaksu un galaprodukta augsto organoleptisko īpašību dēļ.

Augu un mikrobu piena fermentu izmantošana kā alternatīva dzīvnieku izcelsmes fermentiem ļauj ne tikai dažādot tirgū esošo sieru klāstu, bet arī risināt ētiskus un ekonomiskus jautājumus. Turklāt augu un mikrobu preparāti atbilst veģetārisma principiem.

Mūsdienu tehnoloģijas ietver šādas darbības:

• piena sagatavošana;
• koagulācija ar proteolītisko enzīmu palīdzību un biezpiena masas veidošanās;
• seruma nodalījums;
• biezpiena griešana;
• mīcīšana;
• ieklāšana zem preses un nogatavināšana.

Neliels daudzums siera tiek patērēts svaigā veidā, tūlīt pēc ražošanas. Tomēr lielākajai daļai šķirņu ir jābūt nogatavinātām pirms patērēšanas, sākot no divām nedēļām (piemēram, Mozzarella) līdz diviem vai vairāk gadiem (piemēram, Parmigiano-Reggiano vai īpaši nogatavojies Čedaras).

Jādomā, ka pirmais siers tapis, uzglabājot pienu maisos, kas izgatavoti no atgremotāju kuņģiem, un kuljot to transportēšanas laikā. Vēlāk šī procesa aktīvās sastāvdaļas tika identificētas kā pepsīns un himozīns, labāk pazīstams kā siera ferments.

Pienā vairāk nekā 95% kazeīnu ir lielu koloidālu daļiņu vai micellu veidā, kas izgulsnējas κ-kazeīna koagulācijas laikā. Kazeīna koagulācija ir divpakāpju process: notiek nešķīstošā para-κ-kazeīna un šķīstošā makropeptīda fermentatīvā ražošana. Biezpiens veidojas otrajā posmā (koagulācijas stadijā) para-κ-kazeīna izdalīšanās rezultātā temperatūrā virs 20°.

Himozīns ierosina piena koagulāciju, pārtraucot saites κ-kazeīna molekulā. Šī saite ir daudz jutīgāka pret skābām proteāzēm nekā citas peptīdu saites piena olbaltumvielu sistēmā.

Visi rūpniecībā plaši izmantotie dzīvnieku fermenti ir skābi, kas uzrāda maksimālu aktivitāti skābā vidē.Tiem raksturīgs augsts dikarboksilaminoskābju saturs un zems neaizvietojamo aminoskābju saturs. Slavenākais enzīms ir pepsīns.

Himozīnu iegūst no zarnām un tradicionāli izmanto kā koagulantu siera ražošanā. Himozīnu saturošus pienskābes koagulācijas enzīmus iegūst no dažādu sugu jauniem dzīvniekiem, un katram no tiem ir savas specifiskās bioķīmiskās īpašības. Vēl viens dzīvnieku izcelsmes ferments ir pepsīns. To var atrast zīdītāju, zivju un rāpuļu kuņģa sulā.

Ētiskie, reliģiskie un ekonomiskie faktori ir likuši meklēt alternatīvu dzīvnieku sieram. Dārzeņu koagulantus izmanto siera gatavošanā papildus fermentiem, kas iegūti no dzīvniekiem. Pirmā dokumentālā pieminēšana par tām attiecas uz 42. gadu. Dadžu ziedi un vīģes koka sula ir uzskaitītas kā vielas, kas stimulē piena recēšanu.

Papaīns ir visplašāk izmantotais augu izcelsmes proteolītiskais enzīms. Jo īpaši Indonēzijā papaīnu izmanto puscieto sieru ražošanā. Pirmo reizi tas tika izolēts 1879. gadā no papaijas lateksa. Izmanto arī bromelīnu, kas ir izolēts no ananāsu kātiem un nenobriedušiem augļiem. Piena dadzis bieži tiek izmantots arī kā būtiska fermenta avots.

Visvairāk pētītas ir vielas, kas iegūtas no Spānijas artišoka, kura ziedus Vidusjūras reģiona tautas tradicionāli izmanto siera gatavošanā. Gadsimtiem ilgi artišoka ziedi ir izmantoti kazu un aitu sieros Austrumāfrikā un Dienvideiropā. Šiem siera izstrādājumiem ir maiga krēmveida tekstūra un izsmalcināta garša.Organoleptiskās īpašības ir saistītas ar asparagīna enzīmu plašo substrāta specifiku, kas šķeļ ne tikai κ-kazeīnu, bet arī α- un β-kazeīnu. Proteāzes no artišoka lapām un saknēm uzrādīja augstu recēšanas aktivitāti.

Papildus vielu izolēšanai no augu vielas lielu interesi rada metodes to iegūšanai ar mikropavairošanu. Tehnoloģiju izmantošanai ir vairākas priekšrocības, no kurām galvenā ir iespēja iegūt lielu daudzumu viendabīga fermenta, kas padara ražošanu ekonomiski izdevīgu.

Siera fermentu var aizstāt ne tikai ar augu fermentiem, bet arī ar mikrobu izcelsmes pepsīnam līdzīgām vielām. Mikrobu enzīmu priekšrocības:

• zemas ražošanas izmaksas;
• atbilst dabiskās izcelsmes kritērijiem un veģetārajām prasībām.

Jau 1974. gadā šādas vielas ASV izmantoja 60% siera ražošanā. Vītņveida sēnes, kas ražo fermentus, joprojām ir vislielākā interese par siera ražošanu.

Galvenie fermentu ražotāji pasaulē ir:

• "Danisco DuPont" (Dānija);
• "Mittal" (Indija);
• Clarion Casein LTD (Indija);
• Fonterra (Jaunzēlande);
• "Walcorn" (Kanāda);
• Mahan Belki Limited (Indija).

Vietējā tirgū dominē Krievijas ražotāji:

• "Endokrīno enzīmu augs";
• "Maskavas siera rūpnīca".

Piena fermentu ražošanā šie uzņēmumi izmanto himozīnu, liellopu un vistas pepsīnu dažādās proporcijās. Turklāt tirgū ir komerciālas augu un mikrobu proteāzes.

Lai uzzinātu, kā pašiem pagatavot siera fermentus, skatiet šo videoklipu.