Лекція 5. Ферменти молока

План.

1. Ферменти молока, їх характеристика.

2. Властивості та вплив на якість молока.

Література: Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. – СПб.: ГИОРД, 2001 с. 57…61.

1. В молоці міститься більше 20 істинних ферментів і велика кількість ферментів, які утворюються в молоці мікроорганізмами. Частина нативних ферментів (фосфатаза, ксантиноксидаза) утворюються в клітинах молочної залози і переходять в молоко під час секреції. Інші ферменти (каталаза, пероксидаза, протеаза) переходять в молоко із крові тварини.

Знання властивостей ферментів необхідне спеціалісту молочної промисловості тому, що:

- на дії ферментів засновано виробництво кисломолочних продуктів і сиру;

- ферменти можуть викликати небажані зміни складових частин молока і молочних продуктів з наступним виникненням вад;

- деякі властивості ферментів можна використовувати для гігієнічної оцінки сирого молока і контролю ефективності його пастеризації.

2. Дегідрогенази. Дегідрогенази каталізують реакції окислення речовини шляхом віднімання від них водню, який вони передають будь-якому з’єднанню (метиловому синьому). Ці ферменти клітинами молочної залози майже не виробляються. Різні дегідрогенази (редуктази) накопичуються в молоці при розмноженні в ньому бактерій. З збільшенням кількості бактерій в молоці активність редуктаз, як правило збільшується. Її можна визначити по тривалості знебарвлювання доданого до молока метилового синього. За допомогою редуктазної проби на молочних заводах встановлюють бактеріальну обсеміненість прийнятого молока. В залежності від тривалості знебарвлювання метилового синього, молоко відносять одного із чотирьох класів. Для зменшення тривалості аналізу і точнішої оцінки якості молока замість метилового синього застосовують резазурин.

Пероксидаза. Цей фермент окисляє різні з’єднання за допомогою атомарного кисню, який вивільняється з перекисню водню:

Н₂О₂ → Н₂О + О;

АН₂ + О → Н₂О + А;

або

АН₂ + Н₂О₂→ 2 Н₂О + А

Пероскидаза завжди міститься в сирому молоці, потрапляє в нього з клітин молочної залози. Фермент руйнується при нагріванні молока до температури не нижче 80⁰С. Реакцією на пероксидазу в молочній промисловості визначають ефективність пастеризації молока і молочних продуктів.

Каталаза. Фермент окислює перекисі водню, утворюючи воду і молекулярний кисень:

2Н₂О₂ → 2Н₂О + О₂

Каталаза переходить в молоко з клітин молочної залози, а також виробляється бактеріями. Вміст каталази в молоці коливається. В свіжому молоці отриманому від здорових тварин, каталази міститься мало. В молозиві і молоці, отриманому від хворих маститом тварин (анормальне молоко), її вміст збільшено. Тому визначення активності каталази раніше використовували на заводах для контролю домішок анормального молока.

Ліпаза. Фермент каталізує гідроліз тригліцеридів молочного жиру. При цьому проходить вивільнення жирних кислот. Ліпаза молока каталізує відщеплення жирних кислот переважно в 1-му та 3-му положеннях.

СН₂ОСОС₃Н₇ СН₂ОН

СНОСОС₁₇Н₃₅ + Н₂О → СНОСОС₁₇Н₃₅ + С₃Н₇СООН

СН₂ОСОС₁₅Н₃₁ СН₂ОСОС₁₅Н₃₁

В молоці міститься нативна та бактеріальна ліпаза. Нативної ліпази в молоці мало. Вона зв’язана головним чином з казеїном і лише невелика її частина – з оболонками жирових кульок. Але ліпаза може переміщуватись з казеїну на оболонки жирових кульок. Тоді проходить гідроліз жиру і виділяються вільні жирні кислоти; деякі з них мають неприємний запах та смак.

Гідроліз жиру під впливом ліпаз називають ліполізом. Ліполіз може проходити при отриманні, а також під час зберігання і транспортуванні молока.

Ліпази, які виділяються бактеріями і мікроскопічними грибами(плісенями), мають високу активність. Вони можуть викликати прогірклий смак молока, масла. В деяких сирах (рокфор) ліпази мікрофлори в результаті утворення летючих жирних кислот обумовлюють формування специфічного смаку і запаху.

Нативна ліпаза інактивується при температурі пастеризації 80⁰С. Бактеріальні ліпази більш термостабільні. Вони руйнуються при 80-90⁰С.

Фосфатаза. Фермент каталізує відщеплення залишків фосфорної кислоти від фосфорних ефірів:

О

R О Р ОН + Н₂О → R ОН + Н₃РО₄

ОН

В свіжоотриманому молоці переважно міститься лужна фосфатаза, яка має оптимум рН 9,6. Вона потрапляє в молоко із клітин молочної залози. Лужна фосфатаза молока чутлива до нагрівання: повністю руйнується при температурі пастеризації 74⁰С на протязі 15-20 с і при більш високих температурах. Висока чутливість фосфатази до нагрівання положено в основу методу контролю ефективності пастеризації молока і молочних продуктів.

Лактаза. Лактаза каталізує реакцію розщеплення лактози на глюкозу і галактозу. В молочній залозі фермент практично не виробляється, його виробляють молочнокислі бактерії і деякі дріжджі.

Амілаза. Цей гідролітичний фермент проводить розщеплення крохмалю до декстринів і мальтози. В нормальному молоці міститься незначна кількість α-амілази. Підчас захворюванні корів на мастит її вміст в молоці підвищується.

Протеази. Протеази каталізують гідроліз пептидних зв’язків в поліпептидах:

R₁ – СО- ΝН – R₂ + Н₂О → R₁СООН + R₂ ΝН₂

В молоці містяться нативні та бактеріальні протеази. Мікрофлора сирого молока виділяє активні протеази, які можуть викликати різні вади молока і молочних продуктів.

Молочнокислі бактерії (стрептококи і палички) виробляють порівняно малоактивні протеази, які мають важливе значення при виробництві кисломолочних продуктів і сирів. Активність протеолітичних ферментів, які виділяють молочнокислі палички і стрептококи, різна. Палички в порівнянні з стрептококами виділяють більш активні ферменти.

При виробництві сирів для звертання білків молока застосовують протеолітичний фермент тваринного походження – сичужний фермент. Відомі замінники сичужного ферменту – протеолітичні ферменти тваринного і мікробного походження.

Лізоцим. Цей фермент руйнує полісахариди клітинних стінок деяких бактерій і викликає їх загибель. Разом з іншими захисними агентами (імуноглобулінами, лейкоцитами) лізоцим обумовлює антибактеріальні властивості свіжоотриманого молока коров’яче молоко містить невелику кількість лізоцима, в жіночому молоці його значно більше.

Контрольні запитання.

1. Як потрапляють ферменти в молоко?

2. Яке значення мають ферменти в молочній промисловості?

3. Назвіть які ферменти Ви знаєте?

4. Які ферменти називають редуктазами?

5. Що встановлюють за допомогою редуктазної проби?

6. Що встановлюють за допомогою реакції на пероксидази?

7. В якому молоці кількість каталази переважає?

8. Що таке ліполіз?

9. Яку реакцію каталізує ліпаза?

10. При якій температурі інактивується нативна та бактеріальна ліпаза?

11. Для контролю якого параметра використовують фосфатазу?

12. Яку реакцію каталізує лактаза?

13. Що утворює протеази в молоці?

14. Яке значення мають протеази в молочній промисловості?

15. Які властивості має лізоцим?