vuzbiochemiИзвестия вузов. Прикладная химия и биотехнологияProceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology2227-29252500-1558ИРНИТУ10.21285/achb.935GEWFBWvuzbiochemi-1278Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯPHYSICOCHEMICAL BIOLOGYВлияние физико-химических факторов на специфическую активность протеаз, применяемых в биотехнологии сыровInfluence of physicochemical factors on the specific activity of proteases used in cheesemaking biotechnologyhttps://orcid.org/0000-0002-4492-6628СтуроваЮ. Г.SturovaYu. G.

Стурова Юлия Геннадьевна - к.т.н., доцент.

656038, Барнаул, пр. Ленина, 46

Yuliay G. Sturova - Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor.

46, Lenin Ave., Barnaul, 656038

y_sturova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1117-0489ГришковаА. В.GrishkovaA. V.

Гришкова Анастасия Викторовна - к.т.н., доцент, старший научный сотрудник, Доцент Алтайский ГМУ.

656016, Барнаул, ул. Советской армии, 66; 656038, Барнаул, пр. Ленина, 40

Anastasiya V. Grishkova - Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Senior Researcher, Siberian RI Cheese Making, Associate Professor, ASMU.

40, Lenin Ave., Barnaul, 656038

anastasiya-kriger@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9335-1824КоньшинВ. В.KonshinV. V.

Коньшин Вадим Владимирович, д.х.н., доцент, заведующий кафедрой.

656038, Барнаул, пр. Ленина, 46

Vadim V. Konshin - Dr. Sci. (Chemistry), Associate Professor, Head of the Department.

46, Lenin Ave, Barnaul, 656038

vadandral@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5630-3196ПросековА. Ю.ProsekovA. Yu.

Просеков Александр Юрьевич - д.т.н., профессор, главный научный сотрудник.

650000, Кемерово, ул. Красная, 6

Alexander Yu. Prosekov - Dr. Sci. (Engineering), Professor, Chief Researcher.

6, Krasnaya St., Kemerovo, 650000

rector@kemsu.ruАлтайский государственный технический университет им. И.И. ПолзуноваРоссияPolzunov Altai State Technical UniversityRussian FederationСибирский научно-исследовательский институт сыроделия; Алтайский государственный медицинский университетРоссияSiberian Research Institute of Cheese Making; Altai State Medical UniversityRussian FederationКемеровский государственный университетРоссияKemerovo State UniversityRussian Federation202430092024143352361Copyright © Стурова Ю.Г., Гришкова А.В., Коньшин В.В., Просеков А.Ю., 20242024Стурова Ю.Г., Гришкова А.В., Коньшин В.В., Просеков А.Ю.Sturova Y.G., Grishkova A.V., Konshin V.V., Prosekov A.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vuzbiochemi.elpub.ru/jour/article/view/1278

В технологии производства сыров важным технологическим звеном является получение сгустка под влиянием протеолитических ферментов. В зависимости от состава молокосвертывающие ферментные препараты по-разному влияют на качественные характеристики сгустка, отделение сыворотки и выход готового продукта. Сегодня на российском рынке представлен широкий ассортимент отечественных и импортных молокосвертывающих ферментных препаратов. В связи с этим выбор коагулянта молока сыродельными предприятиями должен осуществляться в соответствии с тем, сыры какой группы вырабатываются предприятием. На молокосвертывающую активность ферментных препаратов может оказывать влияние активная кислотность смеси, а также температура раствора при приготовлении ферментного препарата, так как она является основным показателем продолжительности свертывания смеси и, следовательно, качества образованного сгустка. Исследование специфической активности молокосвертывающих ферментных препаратов при их приготовлении в рабочем растворе с различной активной кислотностью (рН от 4,0 до 8,0) показало, что при сдвиге активной кислотности в щелочную сторону молокосвертывающая активность всех препаратов значительно снижалась. Применение растворов с рН 4,0 приводило к увеличению молокосвертывающей активности говяжьего пепсина на 94%, сычужно-говяжьего препарата ВНИИМС СГ-50 – на 72%, сычужного фермента – на 36% относительно контроля. Самым чувствительным к колебаниям активной кислотности являлся говяжий пепсин. Исследование влияния температуры субстрата в диапазоне от 30 до 40 °С показало, наибольшей чувствительностью к изменению температуры отличался сычужный фермент. Проведенные исследования показали, что правильно подобранная ферментная композиция является действенным рычагом, влияющим на качество вырабатываемого сыра.

The formation of a clot under the influence of proteolytic enzymes is an essential stage in cheesemaking technology. Depending on their composition, milk-clotting enzyme preparations have a different effect on the quality characteristics of the clot, whey separation, and yield of the finished product. At present, the Russian market offers a wide range of domestic and imported milk-clotting enzyme preparations. In this connection, the choice of a milk coagulant by cheese makers should be carried out in accordance with the cheese group produced by the enterprise. The milk-clotting activity of enzyme preparations depends not only on the active acidity of the mixture, but also on the temperature of the solution used to obtain them. It is the solution temperature that has a determining effect on the duration of the coagulation process and, therefore, the quality of the formed clot. Research into the specific activity of milk-clotting enzyme preparations, obtained in a working solution with different active acidity (pH from 4.0 to 8.0), showed their milk-clotting activity to decrease significantly upon pH shifting to the alkaline region. Application of solutions with a pH of 4.0 led to an increase in the milk-clotting activity of bovine pepsin, VNIIMS SG-50 rennet-bovine preparation, and rennet enzyme by 94, 72, and 36%, respectively, relative to the control. Bovine pepsin demonstrated the highest sensitivity to fluctuations in active acidity. A study into the effect of substrate temperature in the range from 30 to 40 °C established rennet to be the most sensitive preparation to temperature changes. It is concluded that a properly selected enzyme composition is an effective means for affecting the quality of cheese products.

молокосвертывающие ферментымолокосвертывающая активностьтермостабильностьферментативное свертываниеактивная кислотностьпепсинхимозинферментные композицииmilk-clotting enzymesmilk-clotting activitythermostabilityenzymatic coagulationactive aciditypepsinchymosinenzyme compositionsReferencesKumar A., Sasmal S. Rheological and physico-chemical properties of milk gel using isolate of pumpkin (Cucurbita moschata) seeds: a new source of milk clotting peptidase // Food Hydrocolloids. 2020. Vol. 106. P. 105866. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2020.105866.Kumar A., Sasmal S. Rheological and physico-chemical properties of milk gel using isolate of pumpkin (Cucurbita moschata) seeds: a new source of milk clotting peptidase. Food Hydrocolloids. 2020;106:105866. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2020.105866.Beltrán-Espinoza J.A., Domínguez-Lujan B., Gutiérrez-Méndez N., Chávez-Garay D.R., Nájera-Domínguez C., Leal-Ramos M.Y. The impact of chymosin and plant-derived proteases on the acid-induced gelation of milk // International Journal of Dairy Technology. 2021. Vol. 74, no. 2. P. 297–306. DOI: 10.1111/1471-0307.12760.Beltrán-Espinoza J.A., Domínguez-Lujan B., Gutiérrez-Méndez N., Chávez-Garay D.R., Nájera-Domínguez C., Leal-Ramos M.Y. The impact of chymosin and plant-derived proteases on the acid-induced gelation of milk. International Journal of Dairy Technology. 2021;74(2):297-306. DOI: 10.1111/1471-0307.12760.Myagkonosov D.S., Smykov I.T., Abramov D.V., Delitskaya I.N., Ovchinnikova E.G. Influence of different milkclotting enzymes on the process of producing semihard cheeses // Пищевые системы. 2023. Т. 6. N 1. С. 103–116. DOI: 10.21323/2618-9771-2023-6-1-103-116. EDN: DPMPUF.Myagkonosov D.S., Smykov I.T., Abramov D.V., Delitskaya I.N., Ovchinnikova E.G. Influence of different milk-clotting enzymes on the process of producing semihard cheeses. Food Systems. 2023;6(1):103-116. DOI: 10.21323/2618-9771-2023-6-1-103-116. EDN: DPMPUF.Мурунова Г.В., Муничева Т.Э., Калинина Г.Е. «Нестандартность» поведения молокосвертывающих ферментов // Сыроделие и маслоделие. 2012. N 6. С. 28–29. EDN: PJOIZD.Murunova G.V., Municheva T.E., Kalinina G.E. “Nonstandard” behavior of milk-converting enzymes. Cheeseand buttermaking. 2012;6:28-29. (In Russian). EDN: PJOIZD.Гришкова А.В., Просеков А.Ю., Коваль А.Д. Технологические свойства препаратов сычужного фермента // Сыроделие и маслоделие. 2023. N 4. С. 56–60. DOI: 10.21603/2073-4018-2023-4-9. EDN: ITJFHF.Grishkova A.V., Prosekov A.Yu., Koval A.D. The main technological properties of rennet enzyme preparations. Cheeseand buttermaking. 2023;4:56-60. (In Russian). DOI: 10.21603/2073-4018-2023-4-9. EDN: ITJFHF.Стурова Ю.Г., Кригер А.В., Жидких К.В. Факторы, влияющие на активность ферментных препаратов животного происхождения // Сыроделие и маслоделие. 2014. N 3. С. 47–49. EDN: QHQCRD.Sturova Yu.G., Kriger A.V., Jydkih K.V. Factors effecting activity of the enzymes preparations of the animal origin. Cheeseand buttermaking. 2014;3:47-49. (In Russian). EDN: QHQCRD.Мордвинова В.А., Абрамов Д.В., Мягконосов Д.С., Овчинникова Е.Г., Муничева Т.Э. Особенности применения микробных МФП в сыроделии // Научные подходы к решению актуальных вопросов в области переработки молока: сб. науч. тр. к 75-летию со дня основания ВНИИМС. Углич: Изд-во ВНИИМС, 2019. С. 71–83. EDN: KUNHWN.Mordvinova V.A., Abramov D.V., Myagkonosov D.S., Ovchinnikova E.G., Municheva T.E. Features of the use of microbial milk-clotting enzyme preparation in cheese making. In: Nauchnye podkhody k resheniyu aktual’nykh voprosov v oblasti pererabotki moloka: sb. nauch. tr. k 75-letiyu so dnya osnovaniya VNIIMS = Scientific approaches to solving topical issues in milk processing: a collection of scientific papers on the 75th anniversary of the founding of VNIIMS. Uglich: All-Russian Scientific Research Institute of Butter and Cheese Making; 2019, p. 71-83. (In Russian).Nicosia F.D., Puglisi I., Pino A., Caggia C., Randazzo C.L. Plant milk-clotting enzymes for cheesemaking // Foods. 2022. Vol. 11, no. 6. P. 871. DOI: 10.3390/foods11060871.Nicosia F.D., Puglisi I., Pino A., Caggia C., Randazzo C.L. Plant milk-clotting enzymes for cheesemaking. Foods. 2022;11(6):871. DOI: 10.3390/foods11060871.Rajagopalan A., Aluru V., Sukumaran B.O. Characterisation of hydrolysate for identifying initial peptide cleavage site of κ-casein by milk coagulating Wrightiatinctoria serine proteases // International Dairy Journal. 2021. Vol. 115. P. 104934. DOI: 10.1016/j.idairyj.2020.104934.Rajagopalan A., Aluru V., Sukumaran B.O. Characterisation of hydrolysate for identifying initial peptide cleavage site of κ-casein by milk coagulating Wrightiatinctoria serine proteases. International Dairy Journal. 2021;115:104934. DOI: 10.1016/j.idairyj.2020.104934.Saxena S., Sasmal S. Bio-prospecting of waste vegetable resources for isolation of milk clotting proteases // Journal of the Institution of Engineers (India): Series E. 2021. Vol. 102. P. 293–298. DOI: 10.1007/s40034-021-00220-6.Saxena S., Sasmal S. Bio-prospecting of waste vegetable resources for isolation of milk clotting proteases. Journal of the Institution of Engineers (India): Series E. 2021;102:293-298. DOI: 10.1007/s40034-021-00220-6.Zhang X., Tao L., Wei G., Yang M., Wang Z., Shi C., et al. Plant-derived rennet: research progress, novel strategies for their isolation, identification, mechanism, bioactive peptide generation, and application in cheese manufacturing // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2023. P. 1–13. DOI: 10.1080/10408398.2023.2275295.Zhang X., Tao L., Wei G., Yang M., Wang Z., Shi C., et al. Plant-derived rennet: research progress, novel strategies for their isolation, identification, mechanism, bioactive peptide generation, and application in cheese manufacturing. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2023:1-13. DOI: 10.1080/10408398.2023.2275295.Lebedev L.R., Kosogova Т.А., Teplyakova Т.V., Kriger A.V., Elchaninov V.V., Belov А.N., et al. Study of technological properties of milk-clotting enzyme from Irpex lacteus (Irpex lacteus (Fr.) Fr.) // Foods and Raw Materials. 2016. Vol. 4, no. 2. P. 58–65. DOI: 10.21179/2308-4057-2016-2-58-65.Lebedev L.R., Kosogova Т.А., Teplyakova Т.V., Kriger A.V., Elchaninov V.V., Belov А.N., et al. Study of technological properties of milk-clotting enzyme from Irpex lacteus (Irpex lacteus (Fr.) Fr.). Foods and Raw Materials. 2016;4(2):58-65. DOI: 10.21179/2308-4057-2016-2-58-65.Беленькая С.В., Рудометов А.П., Щербаков Д.Н., Балабова Д.В., Кригер А.В., Белов А.Н. [и др.]. Некоторые биохимические свойства рекомбинантного химозина альпака (Vicugna pacos L.) // Прикладная биохимия и микробиология. 2018. Т. 54. N 6. С. 585–593. DOI: 10.1134/S0555109918060053. EDN: TNYGHK.Belenkaya S.V., Rudometov A.P., Shcherbakov D.N., Balabova D.V., Kriger A.V., Belov A.N., et al. Biochemical properties of recombinant chymosin in alpaca (Vicugna pacos L.). Prikladnaya biokhimiya i mikrobiologiya. 2018;54(6):585-593. DOI: 10.1134/S0555109918060053. EDN: TNYGHK.Китаевская С.В., Решетник О.А. Влияние низкотемпературной обработки на активность протеолитических ферментов различных видов муки // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020. Т. 10. N 3. С. 439–449. DOI: 10.21285/2227-2925-2020-10-3-439-449. EDN: CTCQZX.Kitaevskaya S.V., Reshetnik O.A. Effects of lowtemperature treatment on the activity of proteolytic enzymes in various flour types. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2020;10(3):439-449. (In Russian). DOI: 10.21285/2227-2925-2020-10-3-439-449. EDN: CTCQZX.Мягконосов Д.С., Абрамов Д.В., Делицкая И.Н., Овчинникова Е.Г. Протеолитическая активность молокосвертывающих ферментов разного происхождения // Пищевые системы. 2022. Т. 5. N 1. С. 47–54. DOI: 10.21323/2618-9771-2022-5-1-47-54. EDN: FKAOJB.Myagkonosov D.S., Abramov D.V., Delitskaya I.N., Ovchinnikova E.G. Proteolytic activity of milk-clotting enzymes of different origin. Food systems. 2022;5(1):47-54. (In Russian). DOI: 10.21323/2618-9771-2022-5-1-47-54. EDN: FKAOJB.Лепилкина О.В., Григорьева А.И. Ферментативный протеолиз при образовании молока в сыр // Пищевые системы. 2023. Т. 6. N 1. С. 36–45. DOI: 10.21323/2618-9771-2023-6-1-36-45. EDN: MYSJFF.Lepilkina O.V., Grigorieva A.I. Enzymatic proteolysis during the conversion of milk into cheese. Food systems. 2023;6(1):36-45. (In Russian). DOI: 10.21323/2618-9771-2023-6-1-36-45. EDN: MYSJFF.Тёпел А. Химия и физика молока / пер. с нем. СПб.: Профессия, 2012. 813 с.Tepel A. Chemistry and physics of milk; 1976, 472 p. (Russ. ed.: Khimiya i fizika moloka. St. Petersburg: Profession; 2012, 813 p.).Милентьева И.С., Давыденко Н.И., Расщепкин А.Н. Подбор рабочих параметров для проведения направленного протеолиза казеина с целью получения биопептидов // Техника и технология пищевых производств. 2020. Т. 50. N 4. С. 726–735. DOI: 10.21603/2074-9414-2020-4-726-735. EDN: AELHQJ.Milenteva I.S., Davydenko N.I., Rasshchepkin A.N. Casein proteolysis in bioactive peptide production: optimal operating parameters. Food Processing: Techniques and Technology. 2020;50(4):726-735. (In Russian). DOI: 10.21603/2074-9414-2020-4-726-735. EDN: AELHQJ.Белов А.Н., Кригер А.В., Коваль А.Д., Миклишанский В.А. Формирование органолептических показателей сыров и управление процессом созревания // Сыроделие и маслоделие. 2018. N 4. С. 36–38. DOI: 10.31515/2073-4018-2018-4-36-38. EDN: UVCQXH.Belov A.N., Kriger A.V., Koval’ A.D., Miklishannskii V.A. Formation of the organoleptic properties of cheese and control of cheese ripening process. Cheeseand buttermaking. 2018;4:36-38. (In Russian). DOI: 10.31515/2073-4018-2018-4-36-38. EDN: UVCQXH.Кригер А.В., Белов А.Н., Коваль А.Д. Интенсификация процесса созревания сыров и улучшение их качества // Сыроделие и маслоделие. 2019. N 4. С. 24–26. EDN: AKDBDN.Kriger A.V., Belov A.N., Koval’ A.D. Intensification of the cheese ripening process and improvement of cheese quality. Cheeseand buttermaking. 2019;4:24-26. (In Russian). EDN: AKDBDN.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.