آنزیم های صنایع لبنی و کاربردهای آنها

از آنزیم ها برای کاتالیز واکنش های مطلوب در فرآیندهای صنعتی از جمله صنایع لبنی استفاده می شود. امروزه کاربرد آنزیم ها در چنین پردازش هایی به دلیل وقوع نادر و هزینه های بالا با مشکلات بیشتری مواجه شده است. هدف از استفاده از آنزیم های میکروبی کمک به حل به این مشکل است. رایج ‌ترین آنزیم‌های میکروبی مورد استفاده در صنایع لبنی عبارتند از: مایه پنیر، پروتئازها، لاکتاز، کاتالاز و لیپازها.

علاوه بر استفاده از آنزیم های لخته کننده شیر برای تهیه پنیر، صنایع لبنی از آنزیم هایی مانند لیپازها، پروتئازهای غیر منعقد کننده، آمینوپپتیدازها، لاکتازها، لیزوزیم، لاکتوپراکسیداز و ترانس گلوتامیناز نیز استفاده می کند. برخی از این کاربردها سنتی هستند (لیپاز برای افزایش طعم) در حالی که برخی دیگر نسبتاً جدید هستند (هیدرولیز لاکتوز، تسریع رسیدن پنیر، کنترل فساد میکروبیولوژیکی، اصلاح عملکرد پروتئین).

شیر حاوی پروتئین، به ویژه کازئین است که شکل مایع خود را حفظ می کند. پروتئازها آنزیم هایی هستند که طی فرآیند تولید پنیر به شیر اضافه می شوند تا کازئین ها مانند کاپا کازئین ها را هیدرولیز کنند که تشکیل میسل را تثبیت می کند و در نتیجه از انعقاد شیر جلوگیری می کند. از سوی دیگر، مایه پنیر و رنین اصطلاحات کلی برای آنزیم هایی هستند که برای انعقاد شیر استفاده می شوند.

آنزیم کیموزین

کیموزین که می تواند از منابع حیوانی، میکروبی یا گیاهی به دست آید، مسئول 70 درصد تولید پنیر است. اکنون امکان تولید کیموزین در قارچ های اصلاح شده ژنتیکی وجود دارد. این میکروارگانیسم های اصلاح شده حاوی ژن مشتق شده از معده گوساله ها هستند که مسئول تولید کیموزین است. این قارچ ها هنگامی که در یک بیوراکتور رشد می کنند، کیموزین را در محیط آزاد می کنند.

پس از آن، آنزیم استخراج و خالص می شود و محصولی با خلوص 80 تا 90 درصد به دست می آید. رنین طبیعی تنها حاوی 4 تا 8 درصد آنزیم فعال است. پرکاربردترین جایگزین برای مایه پنیر گوساله در صنعت پنیر در سراسر جهان کیموزین تولید شده در تخمیر (FPC) است که در حال حاضر نیمی از تولید پنیر منعقد شده با آنزیم در جهان را تشکیل می دهد.

کیموزین یا رنت تولید شده توسط میکروارگانیسم های دستکاری شده ژنتیکی در حال حاضر برای تولید پنیر در بسیاری از کشورهای مختلف استفاده می شود. کیموزین مدیون افزایش تقاضا برای تولید پنیر در سراسر جهان است. رنین در دو مرحله آنزیمی و غیر آنزیمی روی شیر اثر می گذارد و در نتیجه شیر منعقد می شود.

پروئتاز

پروتئاز آنزیم قابل توجه دیگری است. بازده خوب پروتئاز لخته کننده شیر را می توان در محیطی حاوی 4% نشاسته سیب زمینی، 3% کنجاله سویا و 10% جو بدست آورد. در طول رشد، لیپاز همراه با پروتئاز ترشح می شود. بنابراین، فعالیت لیپاز باید با کاهش  pH از بین برود.

شیر گاو حاوی تعدادی پروتئین آب پنیر مختلف مانند لاکتوگلوبولین و لاکتالبومین است. دناتوره شدن این پروتئین های با استفاده از پروتئازها به عنوان کاتالیزور، منجر به یک محصول ماست خامه ای می شود. علاوه بر این، پروتئازها خواص آلرژیک محصولات شیر ​​گاو را برای نوزادان کاهش می دهند که شیر سالم تری برای آنها تولید می کنند.

لاکتاز

لاکتاز یک آنزیم گلیکوزید هیدرولاز است که لاکتوز را به قندهای تشکیل دهنده آن گالاکتوز و گلوکز تجزیه می کند. عدم تحمل لاکتوز می تواند از تولید ناکافی آنزیم لاکتاز در روده کوچک ناشی شود. تغذیه با شیر حاوی لاکتوز در افراد مبتلا به عدم تحمل لاکتوز می تواند منجر به ناراحتی هایی مانند: گرفتگی عضلات، گاز، کم آبی، اسهال در دستگاه گوارش در هنگام مصرف محصولات شیر ​​یا حتی مرگ شود.

لاکتاز به صورت تجاری برای تهیه محصولات بدون لاکتوز، به ویژه شیر با فرآیند هیدرولیز لاکتاز به گلوکز و گالاکتوز استفاده می شود. علاوه بر این، آنزیم‌های لاکتاز را می‌توان در تهیه بستنی استفاده کرد تا محصول خامه‌ ای با طعم شیرین ‌تر را بدست آورد.

لیپاز

اگرچه لیپازها در فناوری طعم پنیر استفاده می شوند، اما از آنها برای تولید محصولات چربی شیر اصلاح شده برای سایر کاربردهای غذایی نیز استفاده می شود. چربی شیر لیپولیز شده (LMF) دارای رایحه ای کرمی، کره ای و پنیری است که از اسیدهای چرب با زنجیره کوتاه تا متوسط ​​و مشتقات شیمیایی اسیدهای چرب آزاد شده از چربی شیر توسط لیپازها به دست می آید.

لاکتوپراکسیداز

لاکتوپراکسیداز به طور طبیعی در شیر خام، آغوز و بزاق وجود دارد. تصور می شود که بخشی از سیستم محافظتی برای شیر دادن حیوانات در برابر عفونت های روده ای باشد. لاکتوپراکسیداز برای باکتری های گرم منفی تا گرم مثبت باکتریواستاتیک است.