Применение трансглутаминазы в производстве творога

Опубликовано 15 Мар 2012. Автор:

Н. П. Данилов, А. Г. Шлейкин

Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий, г. Санкт-Петербург

Творог занимает особое место среди молочных продуктов. Этот продукт известен издавна и по своему содержанию полезных веществ он совершенно уникален. В состав творога входят: фосфор, кальций, имеющие большое значение для системы свертывания крови, роста волос, формирования структуры костей. В твороге содержатся белки и липиды в оптимальном сочетании. Благодаря высокому содержанию метионина творог благотворно влияет на функцию печени. Особенно полезен этот продукт пожилым людям и детям, так как легко усваивается и содержит большое количество жизненно-важных веществ.

Ферменты являются участниками как традиционных, так и новых технологических процессов, при­меняемых в производстве пищевых продуктов. Древнейшими из них являются брожение и сыроделие. Но, традиционные технологии, например сквашивание молока или пивоварение, используют эндоген­ные ферменты, которые содержатся в самом сырье или в заквасках. В 20 веке родилась и была реализована идея использовать для ускорения существующих и инициирования новых реакций экзогенные фермент­ные препараты [1, 2]. Первые опыты успешного применения ферментных препаратов в замачивании и стирке белья привели к стремительному развитию индустрии ферментов, предназначенных для выделки кож, осветления пива и т. д. Большинство производимых в настоящее время ферментов, используемых в различных отраслях, в том числе в пищевых технологиях, относятся к классу гидролаз. Это в основном гликозидазы, используемые в переработке растительного сырья, и частично протеазы, применяемые в тендеризации мяса. Новое направление в пищевой энзимологии — модификация структуры белков [3]. С этой целью используется трансглутаминаза (ТГ), [КФ 2.3.2.13].

ТГ — широко распространенный в природе фермент, катализирующий 3 типа реакций: ацильного переноса; образования ковалентных связей между аминокислотными остатками лизина и глютамина в белках и реакцию дезаминирования. К настоящему времени хорошо изучены Ca2+ — зависимые ТГ тканей животных и человека [1]. Коммерческая ТГ производится компанией Ajinomoto из анаэробного микроорганизма Streptoverticillium mobaraense под маркой Activa.

Наибольший интерес для технологов представляет катализируемая ТГ реакция связывания белков, ее схема представлена на рис. 1.

Связывание белков обуславливает следующие преимущества применения ТГ в молочной промыш­ленности: понижаются затраты за счет уменьшения количества белка и/или стабилизаторов; повышается вязкость/сила геля; понижается синерезис, достигается гладкость поверхности; улучшается кремооб­разность консистенции йогуртов с низким содержанием жира. Современные иностранные разработки применения ТГ в молочной промышленности направлены в основном на получение йогуртов мето­дом перемешивания либо термостатирования с добавлением ТГ. Применение фермента способствует улучшению реологических свойств и понижению синерезиса. Нами предлагается использование ТГ для получения творога, либо пастообразного белкового продукта. Возможно получение лечебных паст с использованием различных наполнителей.

Производство таких молочно-белковых продуктов, как сыр и творог, широко потребляемых во всем мире, связано с операцией прессования, в результате которой отделяется молочная сыворотка. Молочная сыворотка обладает высокой биологической ценностью, благодаря содержанию в ней минеральных солей, фосфолипидов, стеринов, витаминов, ферментов, гормонов, иммунных тел, микроэлементов, а также 0,8–0,9 % белка.

Это в основном сывороточные белки, которые не подвергаются действию сычужного фермента и частично участвуют в образовании сгустка только за счет тепловой коагуляции. Более полное вклю­чение сывороточных белков в сгусток при произ­водстве сыра и творога позволило бы значительно увеличить выход этих продуктов, уменьшить за­траты сырья, а в промышленном масштабе это бы увеличило экономическую прибыль предприятия. Также следует отметить, что увеличение выхода продукта позволит уменьшить количество полу­чаемой сыворотки, а это в свою очередь ведет к Рис. 2. Содержание творога и сыворотки в сгустке уменьшению затрат на ее утилизацию.

Большинство предприятий нашей страны на данный момент не уделяют должного внимания вопросам переработки сыворотки, несмотря на ее высокую биологическую ценность. В результате 68 % молочной сыворотки сливается в канализацию, что отрицательно влияет на экологическую ситуацию [2].

Способность ТГ связывать сывороточные белки предполагает повышение выхода творога и его биологической ценности.

С целью изучения структуры сгустка при изготовлении творога и определения степени синерезиса сухое обезжиренное молоко восстанавливали, пастеризовали при температуре 76±2 С, охлаждали до 30±2 С, вносили 3 % закваски на основе мезофильных лактококков и в опытные образцы 0,5 и 1 % ТГ. Перемешивали, выдерживали до образования сгустка. Полученные сгустки подвергали центрифугированию для отделения сыворотки от продукта — обезжиренного творога.

Структура продукта, полученного с использованием ТГ, является более зернистой. Инкубация молока с ТГ приводит к модификации казеиновых мицелл, которые становится сложно разъединить, чем, вероятно, и объясняется зернистость и большая прочность структуры полученного продукта [5].

Результаты определения содержания творога и сыворотки в сгустке приведены на рис. 2.

Как видно из рис. 2, при увеличении концентрации ТГ от 0 до 1 % масс., наблюдается снижение отделяющейся при центрифугировании сыворотки. По-видимому, под действием фермента размер пор казеиновой сети становится меньше, что улучшает влагоудержание и стабильность структуры творога [6]. Размер пор — определяющая характеристика для синерезиса. Обычно водоотделение меньше в сгустках с меньшим размером пор. Полученные данные свидетельствуют о том, что, применяя ТГ, можно изменять структуру творога и добиваться улучшенных показателей консистенции.

Нами предложен способ переработки молочной сыворотки [4]. Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке экологически чистого и рентабельного способа промышленной утилизации молочной сыворотки.

Технический эффект в предлагаемом способе достигается за счет того, что внесение ферментного препарата ТГ приводит к образованию дополнительных связей между белковыми компонентами — это способствует удерживанию ценного сывороточного белка в продукте и снижению потерь его со сточными водами.

Баланс процесса получения творога из сухого обезжиренного молока представлен в таблице. Со­держание белка 32 %. Содержание сухих веществ составило 19,2 г. Влажность творога определяли на приборе Чижовой. Сухие вещества в сыворотке определяли выпариванием.

Как видно из таблицы, применение ТГ в количестве 0,4 % масс. позволяет повысить выход творога на 15 % за счет включения белков сыворотки. Таким образом, представляется возможным получение творога с повышенной биологической ценностью. Применение ТГ позволяет повысить биологическую ценность и выход творога при сохранении органолептических свойств.

Дальнейшие исследования будут направлены на достижение улучшенных физико-химических по­казателей, консистенции продукта при сохранении хороших органолептических свойств.

 

Список литературы

1              Эволюционно-биологические особенности трансглутаминазы. Структура, биологические функ­ции, применение. Журнал эволюционной биохимии и физиологии РАН. 20011, № 1. C. 3–14.

2              Свириденко Ю. Я., Кравченко Э. Ф., Яковлева О. А. Организация рационального использования молочной сыворотки и локальной очистки стоков — важный фактор экологизации отрасли. Сб. матери­алов Всероссийской конференции «Научно-практические аспекты экологизации продуктов питания», Углич. — 2008. C. 252–257.

3              Шлейкин А. Г., Данилов Н. П., Красникова Л. В., Новоселов А. Г. Применение трансглутаминазы в переработке мясного, рыбного и молочного сырья. Международная научно-практическая конференция «Безопасность пищевых продуктов и товаров народного потребления», Алматы, 27–28 ноября 2008.

4              Шлейкин А. Г., Данилов Н. П. Патент. Способ переработки молочной сыворотки. RU 2009141081. 10.05.2011. Бюл. 13.

5              Bonisch M. P., Huss M., Weitl K., Kulozik U. Transglutaminase cross-linking of milk proteins and impact on yoghurt gel properties. International Dairy Journal. 2007, 17, 1360–1371.

6              Schorsch C., Carrie H., Norton I. T. Cross-linking casein micelles by a microbial transglutaminase: Influence of crosslinks in acid-induced gelation. International Dairy Journal. 2000, 10, 529–539.

 

Шлейкин А. Г., Данилов Н. П. Применение трансглутаминазы в производстве творога // Материалы V Международной конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке», СПбГУНиПТ, 2011. С. 270-272.

 

 

Оставить отзыв