Сычужный фермент (ферментационный химозин)
Химозин жидкий (полученный ферментацией химозин (FPC), рекомбинантный химозин) представляет собой фермент для свертывания молока, вырабатываемый ферментацией с использованием штамма молочнокислых дрожжей Kluyveromyces lactis. Он используется для замены чистого химозина (сычужного фермента, СФ), получаемого из продуктов убоя жвачных (в частности, из рубца молокососущих телят первых дней жизни), а также микробных и растительных протеаз (заменителей СФ), и предназначен для свертывания молочных белков при производстве сычужного сыра. На сегодняшний день это наиболее эффективный и предсказуемый молокосвертывающий фермент, получивший признание в профессиональном сыроделии.
ЧТО ТАКОЕ СЫЧУЖНЫЙ ФЕРМЕНТ?
Традиционный (телячий) сычужный фермент представляет собой смесь ферментов, вырабатываемых в желудках жвачных млекопитающих. Химозин, его ключевой компонент, представляет собой фермент протеазу (EC 3.4.23.4), который свертывает казеин в молоке. Часто сычужным ферментом называют именно химозин - ред. В дополнение к химозину, сычужный фермент, получаемый из желудка жвачных (напр., телят) содержит также немного пепсина - протеолитического фермента класса гидролаз (EC 3.4.23.1) → В продаже сычужный фермент продается в виде смеси химозина и пепсина (например, в соотношении 96% химозина и 4% пепсина).
Реннин (химозин) — фермент из класса гидролаз, который у жвачных животных вырабатывается железами сычуга, отсюда одно из его — сычужный фермент. Сычуг (лат. abomasum) - это последний, 4-й отдел сложного четырехкамерного желудка жвачных животных, так называемый железистый желудок. В сычуге телят, питающихся молоком, вырабатывается реннин (химозин) — пищеварительный сычужный фермент, расщепляющий пептиды. Выделенный из сычугов молодых телят и ягнят, этот фермент используется при изготовлении сыра.
С древних времен человечество использовало экстракты сычуга (четвертого «настоящего» желудка) молодых телят, а иногда и ягнят и козлят в производстве сыра. Сычуг содержит молокосвертывающие ферменты, которые предназначены для быстрого свертывания молока в желудке молодого потомства и тем самым замедляют скорость поступления молока в тонкую кишку. Таким образом, питательные вещества, казеин и жир (последний захваченный казеиновой сетью, которая образуется в результате сычужной коагуляции) молока задерживаются в сычуге до тех пор, пока не будет выделено достаточное количество панкреатического сока для достижения оптимальной усвояемости.
С другой стороны, легко всасываемая вода, лактоза (углеводы) и минеральные вещества молока почти сразу попадают в тонкий кишечник. Хотя происхождение производства сыра точно неизвестно, примерно в 8000 г. до н.э. было обнаружено, что добавление экстракта сычуга только что забитых телят к молоку быстро свертывало молоко и образовывало твердый гель. Это открытие могло быть связано с обнаружением кусочков молочных сгустков (творога) в сычуге молодых телят при их забое.
До девятнадцатого века все сыры производились на фермах с использованием свежих экстрактов высушенного сычуга для свертывания молока. Однако в 1850-х годах были созданы небольшие кооперативные молочные заводы, которым требовалось большее количество сычужного фермента (по определению, экстракта сычуга жвачных животных). От названия сычужного фермента произошло слово rennin (реннин) для обозначения молокосвертывающего фермента, который сегодня называется химозином (EC 3.4.23.4) в рекомендуемой международной номенклатуре ферментов.
Рост производства сыра во всем мире в 20-м веке привел к нехватке сычужного фермента, поскольку примерно в 1950-х и 1960-х годах спрос начал превышать доступное предложение. Эта проблема была решена с введением новых типов молокосвертывающих агентов, таких как животные сычужные ферменты (например, бычий пепсин), микробиальные сычужные ферменты (Rhizomucor miehei, Rhizomucor pussillus, Parasitica coagulans), ферментативно-продуцируемый химозин. (FPC), полученный из Kluyveromyces marxianus var. lactis и Escherichia coli K-12 или агенты растительного происхождения (Calotropis procera, Cynara cardunculus).
Химозин теленка является одним из наиболее часто изучаемых ферментов животных, и он был одним из первых ферментов млекопитающих, который был успешно клонирован в 19 веке. Из-за своей коммерческой важности ген химозина является наиболее часто используемым, он был клонирован и экспрессирован на более высоком уровне в различных микробных хозяевах, таких как: (1) бактерии Escherichia coli (Pfizer), (2) плесень Aspergillus niger (C. Hansen) и (3) дрожжи Kluyveromyces marxianus var. lactis (Gist-brocades). Химозин крупного рогатого скота также успешно клонируется в других микробных хозяевах, таких как A. nidulans и Pichia pastoris. Существует значительный объем научной литературы о производстве и биохимических свойствах рекомбинантного химозина других видов млекопитающих: (1) верблюда, (2) ягненка/овцы, (3) козленка/козы, (4) буйвола, (5) яка и (6) альпака.
Из всех коагулянтов или заменителей сычужного фермента рекомбинантный химозин телёнка на сегодняшний день является наиболее известным свертывающим ферментом. Недостатком FPC (ферментативно-продуцируемого химозина) является его производство путем ферментации с использованием генетически модифицированных микробов, что может "напугать" потребителей. Однако, ферменты FPC не являются продуктами содержащими ГМО (сегодня это уже поняли все сыроделы). Поскольку FPC не производятся из тканей животных (например, теленка, ягненка, козленка), нет возможности передачи губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота (BSE) или скрепи. 90% всех сыров мира сегодня производятся именно с помощью FPC.