Використання ферментів у промисловості

Технологічним інститутом молока та м’яса було проведено  серію експериментів щодо визначення впливу ферментного препарату колагенази ФМП — МП на м’язову та сполучні тканини м’ясної сировини.

Температурний оптимум дії ферменту перебуває  у межах 4-10°С, рН 5,8-6,0 од. Інактивація  настає за режимів теплової обробки  продукту.

Для досліджень використовували спинний мускул (Longissimus dorsi) яловичої туші I категорії. Розсіл для м’яса готували шляхом розчинення інгредієнтів. Рецептура розсолу складалася з таких компонентів (з розрахунку на 1 л): сіль кухонна — 80 г; глюкоза — 15 г; нітрит натрію — 0,2 г; ферментний препарат колагенази — 0,05 і 0,075%; вода — до 1 л.

Під час приготування розсолу дотримувались схеми  застосування ферментного препарату, за якою його вводили до розсолу  у вигляді водного розчину. Розсіл шприцювали голчастим шприцом у  кількості 35% до маси м’ясної сировини. Нашприцоване м’ясо закладали до лабораторного масажеру, де його піддавали механічному обробці — масуванню — впродовж 2 годин. Після масування м’ясо занурювали до заливочного розсолу (кількість розсолу — 65% до маси сировини) і витримували впродовж 4 і 24 годин за температури (8- 10)°С. Через зазначені періоди часу з солоного м’яса виготовляли запечений продукт. Запікання проводили за температури повітря 85°С до досягнення температури у товщі продукту (70°)°С. Готовий продукт охолоджували до 5°С. Контролем був продукт з м’яса, посоленого без застосування ферментного препарату.

Найбільші значення вологозв’язуючої здатності та пластичності зафіксовано при додаванні 0,05% ферментного  препарату до маси сировини, а найнижчі — при 0,075%. Можливо, за помірної концентрації колагенази — 0,05% — найбільше розкривається просторова структура білка, в результаті чого підвищується їх гідратація, а також ніжність м’язової тканини. За більш високій концентрації колагенази — 0,075% — починається руйнування просторової структури білка та спостерігається видиме розпушування м’язових волокон, що й обумовлює отримані зміни показників.

Крім цього, дегустація показала, що зразки м’яса, виготовлені через 4 години посолу, мали на розрізі сірі плями. Тому механічна  обробка м’яса впродовж 2 годин та 2 години витримування (загалом 4 год. посолу) є недостатньою, оскільки не забезпечує суцільного кольороутворення по всій товщі продукту.

У готовому продукті, виготовленому через 24 години посолу, консистенція м’яка, при легкому  надавлюванні продукт віддає вологу тим сильніше, чим більша концентрація ферменту у зразку і чим триваліший час посолу. Очевидно, при концентрації 0,075% та тривалості посолу 24 години ферментний препарат істотно розпушує волокна м’язової тканини, вони втрачають пружність і щільність, в результаті чого м’ясо віддає вологу й знижується його вологозв’язуча здатність. Враховуючи це, слід зазначити, що оптимальними умовами посолу можуть бути параметри, за яких концентрація колагенази близька до 0,050% або дещо її перевищує. Тривалість посолу у такому випадку має бути більшою за 4 год.

До колагеназ  тваринного походження відноситься  колагеназа, яка виділяється з  хвоста пуголовок у період метаморфозу, та колагеназа з підшлункової залози ссавців.

Останнім  часом у технології виробництва м’ясних продуктів особливу актуальність отримали дослідження з використання колагенази тваринного походження з гепатопанкреаса камчатського краба, яку зараз виготовляє у промислових об’ємах ЗАО “Біопрогрес” при ВНДІПБ, м. Щьолково Московської області Росії (ТУ 9158-002-11734126-94). Після обробки м’язової тканини цією колагеназою не виявлялося суттєвих змін. Форма м’язових волокон зберігалась лінійною чи слабко звивистою. У нативному колагені простежувалося часткове набухання окремих колагенових фібрил та їх пучків. Аналіз використання цього ферментного препарату на конині показав, що збільшення концентрації ферменту колагенази призводило до зростання масової частки білку: при внесенні 0,04% — на 6,3%, при 0,07% — на 12,5%. Подальше збільшення концентрації ферментів у суміші не призводило до збільшення кількості розчинного білку. Обробка конини колагеназою сприяє також збільшенню вологозв’язуючої здатності м’яса — у середньому на 11% та вологоутримуючої — на 12% у порівнянні з контрольними зразками, значення зусилля різання впродовж і впоперек волокон зменшувалось.

У Воронезькій  державній технологічній академії для отримання якісних м’ясних  продуктів з низькосортної сировини або зі значним вмістом сполучної  тканини (наприклад, конина) використовували  ферментні препарати колагеназу та мегатерін Г10х*. Колагеназа у концентрації 0,35% сприяла покращанню якості продуктів з конини, а застосування мегатеріну Г10х у концентрації 0,4% було ефективним для пом’якшення яловичини другого сорту На основі біомодифікованої таким чином сировини були розроблені такі продукти, як шинки, ковбаси та сосиски.

Близько 10 років  тому на світовому ринку з’явилися  ферменти — трансглютамінази, здатні зв’язувати білкові молекули та не гідролізувати їх. Трансглютаміназа сполучує амінокислоти ковалентними зв’язками та формує білок на молекулярному рівні. Для початку цієї реакції необхідний стартовий агент, в якості якого зазвичай використовують казеїн або мальтодекстрин.

Завдяки своїм  властивостям трансглютаміназа може використовуватись  для склеювання дрібних шматків м’яса у більші, тим самим імітуючи продукт, вироблений з більш дорогої сировини; або склеювання поверхонь великих шматків м’яса. В останньому випадку, шматки м’яса повинні бути без спецій грубого помолу та нерозчиненої солі. М’ясну сировину з 0,8 — 1,1% ферменту, розведеного в невеликій кількості холодної води 4-7°С, піддають тумбліюванню впродовж 5-10 хвилин, після чого обережно, у рукавичках, поміщають шматки у сітку та витримують у холодному приміщенні за температури 4-5°С упродовж 8-12 год.

При виробництві  шинки трансглютаміназу додають  за 10-15 хв. до закінчення тумбліювання і одразу подають продукт на формування, щоб уникнути хаотичного склеювання. Також витримують у холодному  приміщенні впродовж 8 — 12 год до теплової обробки.

Одним з провідних  виробників цього ферменту є компанія “Аджиномото”, яка пропонує його у  вигляді препарату Actava EB, проте він  має недолік — погане склеювання жирної сировини. Це питання вирішила фірма Sonac, випустивши “фібримекс”  — білковий продукт з фібрину та тромбіну.

В Україні  препарати на основі цього ферменту пропонує компанія “Ковчег и Ко”: “Текст 100 Пур 2” — для вареної  групи ковбас та “Текс К/2” —  для делікатесної продукції та напівфабрикатів.

Проте не варто  переоцінювати можливості трансглютамінази й намагатися з низькосортної сировини із значною кількістю сполучної тканини отримати ковбасу найвищого сорту. Це дійсно незвичайний продукт, але доволі дорогий.

Наостанок слід відзначити, що цілеспрямоване використання ферментів для обробки сполучної тканини є перспективним напрямком, який дозволяє отримувати безвідходні та екологічно безпечні технології. Адже безпечність використання ферментів при виробництві м’ясопродуктів полягає у їх білковій природі, а саме денатурації при тепловій обробці. 

Ферменти  та коагулянти молока

Для виготовленні смачного сиру необхідно додавати у  молоко ферменти, які при порівняно  низькій температурі та за короткий проміжок часу прискорюють його згортання  та коагуляцію. Уже понад століття сировари для виготовлення сирів використовують сичужний фермент, що був одним із перших, застосованих у харчовій промисловості.

Компанія  «CSK food enrichment» постачає на український ринок натуральний (телячий) сичужний фермент Kalase, а також мікробний коагулянт Milase з різною молокозгортальною активністю. Ці два інградієнти використовують для приготування сирів будь-яких видів.

Сичужний  фермент

Телячий сичужний фермент відіграє важливу роль у  приготуванні сиру. Від початку XX століття молочна індустрія не знала інших  коагулянтів. У сироварінні сичужний фермент виконує дві функції. Він розщеплює каппа-казеїн, який ініціює коагуляцію молока і процес виготовлення сиру, а також спричиняє реакції гідролізу протеїнів молока необхідні для формування смаку та аромату сиру. Більш того, сичужний фермент впливає на процес дозрівання, оскільки він зберігає деякі зі своїх початкових властивостей у готовому продукті.

Телячий сичужний фермент отримують шляхом екстракції з четвертого відділу шлунка телят, які харчувались лише молоком  і молочними продуктами і визнані придатними для споживання людиною. Екстракт сичужного ферменту очищають за допомогою фільтрації, а потім пропускають через бактеріальний фільтр і зберігають у стерильних умовах.

Двома активними  компонентами телячого сичужного ферменту є хімозин і пепсин, стандартне співвідношення яких – 80 і 20 % відповідно – воно визначається початковою якістю телячих шлунків.Активність сичужного ферменту залежить від чинників технологічних умов виробництва.

Телячий фермент, який виробляє і постачає фірма «CSK food enrichment», має високу стабільну якість завдяки процесу контролю відповідно до ISO9001. Фізико-хімічні і мікробіологічні властивості Kalase проходять ретельну перевірку. Суворий контроль процесу виробництва і процесу нормалізації в результаті дає готовий продукт, який відповідає всім вимогам до високої якості продукції.

Мікробний коагулянт

Коагуляція  є важливим і невід'ємним етапом обробки молока при виготовленні сиру. Ферментна активність коагулянта молока бере участь у смакоутворенні майбутнього продукту та забезпечує високу якость сиру. Фермент використовують для приготування сирів з невеликою витримкою, – терміном до 6 місяців. Мікробний коагулянт широко застосовують у молочній промисловості, він забезпечує високу ефективність коагуляції і запобігає утворенню гіркуватого смаку сиру.

Мікробний коагулянт Milase, вироблений фірмою «CSK food enrichment», - це фермент, який отримують шляхом бродіння Rhizomucor miehei(грибка, одержаного без генетичної модифікації) і який можна використовувати при виробництві продуктів харчування. В процесі виробництва не використовують жодних інгредієнтів телячого походження. Milase містить фермент згортання молока - особливу пептидазу, яка за своїм амінокислотним складом така сама як сичужний телячий фермент.

Milaseсхвалений як кошерний і халал-продукт, не є ГМО, а також не містить модифікованих інгредієнтів.

Активність  згортання молока при використанні Milase знижується до 1% при нагріванні у звичайних умовах пастеризації молочної сироватки (72˚С за 15 секунд). Відтак, немає жодних обмежень у її використанні.

Ефект зсідання молока з додаванням сичужного ферменту такий самий, як при використанні мікробного коагулянта: однаковими є  кислотність, кількості доданого хлориду  кальцію і температура, що застосовується при виробництві сиру.