Der Milchlebensmittelsektor der Lebensmittelindustrie ist ein traditioneller Anwender von Enzymen. Die bekannteste Milchenzymzubereitung ist natürlich Lab, ein Sammelbegriff für kommerzielle Zubereitungen, die saure Proteasen enthalten, die aus tierischen Geweben extrahiert werden. Diese Produkte gerinnen Milch, indem sie ein hochgeladenes Peptidfragment von κ-Kasein an der Oberfläche von micellarem Kasein, der Hauptform von Milchprotein, entfernen. Destabilisierte Kaseinmicellen aggregieren und bilden die Struktur des Milchgerinnsels, das dann durch Milchsäurekulturen gesäuert wird, um Käsebruch herzustellen.

Neben der Verwendung von milchgerinnenden Enzymen zur Käseherstellung nutzt die Milchindustrie auch Enzyme wie Lipasen, nicht gerinnungsaktive Proteasen, Aminopeptidasen, Laktasen, Lysozym, Laktoperoxidase und Transglutaminase. Einige dieser Anwendungen sind traditionell (Lipase zur Geschmacksverstärkung), während andere relativ neu sind (Laktosehydrolyse, beschleunigte Käsealterung, Kontrolle von mikrobiologischer Verderbnis, Modifikation der Proteinfunktionalität).

Milchgerinnungsenzym

Von den tierischen Labarten wird Kalbslab weithin als das ideale Milchgerinnungsenzym für die Käseherstellung angesehen. Dies liegt teilweise an der traditionellen Vertrautheit mit dem Produkt durch lange Nutzung, aber die Präferenz hat auch eine fundierte wissenschaftliche Basis, da Kalbslab typischerweise 80–90% Chymosin (EC 3.4.23.4) enthält. Das bedeutet, dass der Großteil des Kaseinabbaus im Käsekessel sehr spezifisch auf κ-Kasein gerichtet ist, um die Milch zu gerinnen, und nicht auf die anderen Kaseine. Unspezifische Proteolyse von α- und β-Kasein während der Bruchbildung kann zum Verlust von Kaseinnitrogen im Molke führen, was den Ertrag des Käseprozesses verringert.

Die weltweit am häufigsten verwendete Alternative zu Kalbslab in der Käseindustrie ist fermentationsproduziertes Chymosin (FPC), das derzeit die Hälfte der weltweiten Produktion von enzymatisch geronnenem Käse ausmacht. Es wird durch großangelegte Fermentation von GM Kluyveromyces lactis oder Aspergillus niger produziert. In beiden Fällen wurde der Mikroorganismus mithilfe von Gentechnologie modifiziert, indem das Kalb-Prochymosingens in den Wirt mit einem geeigneten Promotor integriert wurde, um dessen effiziente Sekretion in das Wachstumsmedium sicherzustellen. Das Enzym ist relativ einfach aus der Kultur zu ernten und zu reinigen, im Gegensatz zum früheren Produktionssystem, das Escherichia coli verwendete, um Chymosin in Einschlusskörperchen zu produzieren.

Käse-Reifungsenzym

Die Enzyme und Enzym 'Pakete', die zur Modifikation, Verbesserung oder Beschleunigung der Reifung von Käse verwendet werden, bestehen im Allgemeinen aus mehr als einer Enzymklasse, und der Klarheit halber werden sie hier als technologische Gruppe und nicht als einzelne Klassen diskutiert. Die Klassen, die in der kommerziellen Reifungstechnologie verwendet werden, umfassen viele Hydrolasen, die durch Proteasen, Peptidasen und Lipasen vertreten sind, und wenn die aktuelle Forschung erfolgreich ist, könnte diese Liste bald auf Stoffwechselenzyme wie Acetyl-CoA-Synthasen und Aminosäure-abbauende Enzyme ausgeweitet werden, um flüchtige Ester und Schwefelverbindungen zu erzeugen. Angesichts des sehr umfangreichen weltweiten Forschungsaufwands und der Literatur zur Enzymologie der Käsealterung ist es bemerkenswert, dass nur wenige Enzymunternehmen erfolgreich kommerzielle Enzympakete für die Käsetechnologie entwickelt haben, abgesehen von den Methoden zur Herstellung von geschmacksmodifiziertem Käse (EMC), die zur Herstellung von Geschmackszutaten für verarbeiteten Käse und käseähnliche Lebensmittel verwendet werden.

Lipase

Obwohl Lipasen in der Käsegeschmackstechnologie verwendet werden, werden sie auch zur Herstellung von modifizierten Milchfettprodukten für andere Lebensmittelanwendungen eingesetzt. Lipolysiertes Milchfett (LMF) hat ein cremiges, buttriges und käseartiges Aroma, das von kurzkettigen bis mittellangen Fettsäuren und chemischen Derivaten von Fettsäuren stammt, die durch Lipasen aus Milchfett freigesetzt werden. Der Rohstoffsubstrat zur Herstellung von LMF ist entweder Kondensmilch oder Butteröl, das emulgiert wird, um die Fettoberfläche zu maximieren und die Lipase zu aktivieren. Lipasen werden hinzugefügt und in Kontakt mit dem Substrat bei der optimalen Temperatur für das verwendete Enzym gelassen, bis das gewünschte Aroma/Geschmack erreicht ist oder bis ein vorgegebener Säuregradwert (ADV) erreicht ist, der einer messbaren Freisetzung von Fettsäuren durch die Lipase entspricht.

Chemische Interesterifizierung, Acidolyse, Alkohololyse und Transesterifizierung werden seit vielen Jahren verwendet, um die physikalischen/funktionalen Eigenschaften von Milchfett zu modifizieren, aber in letzter Zeit hat die Lipasentechnologie diese chemische Technologie ersetzt, um präzisere und 'sauberere' Verarbeitung zu ermöglichen. Insbesondere wurden Milchfett-Ersatzstoffe als teilweise Ersatz für das Milchfett in Babynahrung hergestellt. Allerdings ist die Fettfraktionierung durch physikalische Methoden die kommerziell bevorzugte Option zur Modifikation von Milchfett in Milchproduktanwendungen.

Laktoperoxidase

Laktoperoxidase (LP) (EC 1.11.1.7) kommt natürlich in Rohmilch, Kolostrum und Speichel vor; sie wird als Teil des Schutzsystems für säugende Tiere gegen enterale Infektionen angesehen. Laktoperoxidase ist bakterizid gegenüber gramnegativen Bakterien und bakteristatisch gegenüber grampositiven. Es ist eine Peroxidase, die Wasserstoffperoxid verwendet, um das Thiocyanat-Ion zu Hypothiocyanat, dem aktiven bakteriziden Molekül, zu oxidieren.

Lysozym

Lysozym wird von den großen Anbietern von Milchenzymen als alternatives Kontrollmittel für 'späte Blähungen', den Texturfehler von Rissen und unregelmäßigen Löchern, die durch die Buttersäuregärung in Gouda, Danbo, Grana Padano, Emmental und anderen wichtigen Hart- und Halbhartkäsevarianten verursacht werden, verkauft. Traditionell wurde der Fehler, der durch Clostridium tyrobutyricum in Rohmilch verursacht wird, durch die Zugabe von Kaliumnitrat zur Käsemilch kontrolliert. Diese Praxis wird jedoch schrittweise eingestellt, da sie mit der Produktion von Karzinogenen verbunden ist, und Lysozym ist das bevorzugte Kontrollmittel geworden.

Referenz

Verwandte Dienstleistungen

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1. Whitehurst R J , Law B A , Whitehurst R J , et al. Enzymes in food technology. [J]. Enzymes in Food Technology, 2002, 32(4):1-17.