Ферменты

Из молока, полученного при нормальных условиях от здорового животного, выделено более 20 истинных, или нативных, ферментов. Большая их часть (щелочная фосфатаза, ксантиноксидаза, пероксидаза и др.) образуется в клетках молочной железы и переходит в молоко во время секреции. Меньшая часть, вероятно, переходит в молоко из крови животного (протеаза, каталаза и др.).

Многочисленные ферменты образуются микроорганизмами молока. Они могут быть внеклеточными и внутриклеточными. Внеклеточные ферменты (экзоферменты) в основном связаны с процессом питания и поэтому легко выделяются клетками в окружающую среду. Внутриклеточные (эндоферменты) действуют внутри клетки и выделяются только после ее отмирания и автолиза (распада).

В молоке ферменты находятся в свободном состоянии, а также связаны с казеиновыми мицеллами и оболочками жировых шариков.

Оксидоредуктазы

Оксидоредуктазы - это большая группа ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции в живых организмах. К ним относят дегидрогеназы, оксидазы, пероксидазу и каталазу. Дегидрогеназы и оксидазы катализируют реакции окисления веществ путем отщепления от них водорода. Дегидрогеназы передают водород промежуточному веществу, оксидазы - кислороду воздуха (непосредственно или через промежуточные переносчики водорода).

Коферментом (активной группой, присоединяющей к себе и передающей другому веществу Н₂) дегидрогеназ является никотинамид-адениндинуклеотид (НАД), коферментом оксидаз - флавинадениндинуклеотид (ФАД).

Пероксидаза и каталаза окисляют различные органические соединения с помощью пероксида водорода.

Дегидрогеназы. Эти ферменты клетки молочной железы почти не вырабатывают. Разнообразные дегидрогеназы (редуктазы) накапливаются в молоке при размножении в нем бактерий.

Дегидрогеназы, вырабатываемые молочнокислыми бактериями и дрожжами, имеют большое значение при молочнокислом и спиртовом брожении. Так, образование молочной кислоты из пировиноградной происходит с участием фермента лактатдегидрогеназы, образование спирта из уксусного альдегида - с участием алкогольдегидрогеназы.

Оксидазы. К ним относят главным образом ксантиноксидазу*, выделяемую клетками молочной железы. Она окисляет различные альдегиды и пуриновые основания (ксантин и др.) до соответствующих кислот. Оксидазы, катализируя реакции с участием кислорода, обуславливает замедленное развитие микроорганизмов. Пероксидаза. Фермент окисляет различные соединения с помощью пероксида водорода. Пероксидаза содержится в молоке в больших количествах, попадает в него из клеток молочной железы. Фермент довольно термостабилен, разрушается при температуре около 80⁰С. Реакцией на пероксидазу в молочной промышленности определяют эффективность пастеризации молока (проба на пероксидазу).

Каталаза. Этот фермент окисляет пероксид водорода. В результате реакции образуются вода и молекулярный кислород. Каталаза переходит в молоко из тканей молочной железы, а также вырабатывается бактериями. Содержание нативной каталазы колеблется. В свежем молоке, полученном от здоровых животных, каталазы содержится незначительное количество. В молозиве и молоке полученном от больных животных (мастит и другие заболевания), ее содержание увеличено. Поэтому определение активности каталазы используют для контроля молока, полученного от больных животных. Каталазная проба основана на определении количества кислорода, выделившегося из добавленного к молоку пероксида водорода.

Гидролитические и другие ферменты молока

К гидролитическим ферментам относят ферменты, ускоряющие расщепление жиров, углеводов, белков и других сложных соединений на более простые (с присоединением воды). В молоке содержатся липазы, фосфатазы, протеазы, лактаза, амилаза, лизоцим и некоторые другие гидролитические ферменты.

Липазы. Ферменты катализируют гидролиз триглицеридов молочного жира.

В молоке содержатся нативная и бактериальная липазы. Количество нативной липазы незначительно. Она связана главным образом с казеином (плазменная липаза), и лишь небольшая часть ее (около 1 %) адсорбирована оболочками жировых шариков (мембранная липаза). Иногда происходит перераспределение плазменной липазы с белков на жировые шарики. При этом в результате гидролиза жира выделяются низкомолекулярные жирные кислоты (масляная, капроновая, каприловая) и молоко прогоркает.

Прогоркание молока в результате гидролиза жира под действием липаз (липолиз) может происходить в процессе хранения и после технологической обработки молока - перекачивания, гомогенизации и т. д.

Липазы, выделяемые микрофлорой молока - психротрофными бактериями и плесневыми грибами, - обладают высокой активностью. Они могут вызвать прогорклый вкус молока, масла и других продуктов. В некоторых сырах (рокфор, русский камам-бер) липаза микрофлоры обусловливает образование специфического вкуса и аромата в результате выделения при разложении жира летучих жирных кислот.

Нативная липаза инактивируется при температуре пастеризации 80 °С. Бактериальные липазы более термостабильны. Они разрушаются при 80-90 °С.

Фосфатазы. В свежевыдоенном молоке обнаружены щелочная фосфатаза (с оптимумом рН 9,6) и незначительное количество кислой фосфатазы (с оптимумом рН около 5). Фосфатазы попадают в молоко из клеток молочной железы. Щелочная фосфатаза концентрируется на оболочках жировых шариков, кислая связана с белками. Щелочная фосфатаза молока чувствительна к повышенной температуре, кислая фосфатаза термостабильна. Нагревание молока в течение 30 мин при 63⁰С и моментальная пастеризация при 80°С полностью разрушают щелочную фосфатазу. Высокая чувствительность фосфатазы к нагреванию была использована при разработке метода контроля эффективности пастеризации молока и сливок (фосфатазная проба).

Протеазы (протеолитические ферменты). Протеазы катализируют гидролиз пептидных связей белков и полипептидов (обладая строгой специфичностью по виду связи).

В молоке содержится небольшое количество нативной протеазы (плазмина), переходящей из крови. Она вызывает гидролиз b-казеина с образованием c-казеинов. Фермент термостабилен, инактивируется при температуре выше 75 °С. Микрофлора молока выделяет более активные протеазы, которые могут вызывать различные пороки молока и масла. Так, при размножении в молоке микрококков и гнилостных бактерий появляется горький вкус, при пониженной кислотности (35-40 Т) наблюдается его свертывание.

Лактаза (b-галактозидаза). Лактаза катализирует реакцию гидролитического расщепления лактозы на глюкозу и галактозу.

Молочная железа фермент почти не вырабатывает, его выде­ляют молочнокислые бактерии и некоторые дрожжи. Лактаза имеет оптимум действия при рН 5 и температуре 40 °С.

Амилаза. Этот гидролитический фермент катализирует расщепление крахмала до декстринов и мальтозы. В нормальном молоке содержится небольшое количество ос-амилазы, при заболевании коров маститом ее содержание повышается. Амилаза связана с лактоглобулиновой фракцией, имеет оптимум действия при рН 7,4 и температуре 37 °С. Фермент инактивируется при пастеризации молока - нагревание до 65 °С в течение 30 мин разрушает a-амилазу полностью.

Лизоцим (мурамидаза). Это очень важный фермент молока: он разрушает полисахариды клеточных стенок бактерий и вызывает их гибель. Вместе с другими антибактериальными факторами (антителами, лейкоцитами и др.) лизоцим обусловливает бакте­рицидные свойства свежевыдоенного молока. Коровье молоко содержит небольшое количество лизоцима, в женском молоке его в 3000 раз больше.