آنزیم چیست؟
شاید بسیاری از افراد که این مقاله را می خوانند از مفهوم آنزیم اطلاع نداشته باشند، بنابراین ابتدا به تعریف آن می پردازیم. آنزیم ها دسته ای از پروتئین ها هستند که بوسیله موجودات زنده در بدن آنها تولید شده که برای انجام واکنش های شیمیایی ضروری بوده و سرعت عمل آنها را افزایش می دهند. آنزیم ها مصرف نمی شوند و به عنوان یک کاتالیزور بیولوژیکی عمل می کنند. کاتالیزور تسریع کننده واکنش می باشد. دقت داشته باشید که هر آنزیم مختص یک واکنش بوده و آن را کاتالیز می کند.
شیر گاو به شکل طبیعی دارای تعداد زیادی آنزیم بوده که تا امروز تعداد نزدیک به 60 نوع آن کشف و مورد شناسایی قرار گرفته است. در این میان شیر حاوی تعدادی آنزیم می باشد که توسط میکروب ها وارد آن می شود. این آنزیم از لحاظ قرار گیری محل آنها به چهار دسته تقسیم می شوند که شامل فاز محلول، فاز میسلی، ترکیبات غشای گلبول های چربی و ترکیبات سلولی می باشد. این محل ها بستگی به منشاء آنزیم ها دارند که از سلول های ترشحی غدد پستان گاو، پلاسمان خون و گلبول های سفید (لکوسیت ها) نشات می گیرند.
آنزیم از چه طریق وارد شیر و فرآورده های آن می شود؟
- آنزیم هایی که از طریق دوشیدن پستان دام به شیر منتقل شده و به طور طبیعی در پستان گاو سنتز می شوند.
- دسته دیگر به وسیله میکروارگانیسم در شیر و فرآورده های آن تولید می شوند و به آنزیم میکروبی معروفند.
- دسته سوم گروهی هستند که در هنگام فرآیند تبدیل به شیر اضافه می شوند.
آنزیم های طبیعی موجود در شیر
همانطور که اشاره شده تعداد آنزیم های موجود در شیر زیاد بوده که در این بخش به بررسی برخی از شناخته شده و معروفترین آنها می پردازیم.
پروتئولیتیک
یکی از آنزیم هایی است که تحت بررسی قرار گرفته و از اثرات آن می توان به ژله ای شدن و تشکیل اسیدهای آمینه در مراحل رسیدن پنیر چدار اشاره کرد. این آنزیم دارای دو سیستم پروتئیناز طبیعی بوده که نوع اول در PH های خنثی تا کمی قلیایی و دیگری در PH های اسیدی فعال می باشد.
لیپاز
این آنزیم برای تجزیه چربی به کلسترول و اسید چرب بکار برده می شود که به شکل طبیعی در شیر موجود بوده ولی به وسیله میکروب ها نیز در داخل شیر تولید می شود. لیپاز در اثر حرارت دهی به شیر به مقدار 90 الی 95 درصد از بین می رود.
فسفاتازها
این دسته از آنزیم های شیر شامل دو دسته قلیایی و اسیدی هستند که به جهت تاثیراتی که در پایداری محصولات لبنی دارند مورد مطالعه و تحقیق قرار گرفته اند. این آنزیم ها برای هیدرولیز کردن استرهای اسید فسفریک کاربرد دارند. فسفاتازها نسبت به دماهای بالا حساس بوده و در اثر گرمادهی فعالیت خود را از دست می دهند. البته مقدار اسیدیته (کاهش آن) در از بین بردن آنها موثر می باشد.
نوکلئوتیداز
نوکلئوتیداز در سطح غشای گلبول های چربی شیر قرار داشته و دو نوع از آن که به لحاظ خواص سینتیکی متافوت می باشند، شناسایی شده است.
آمیلاز
آمیلاز کاتالیز کننده نشاسته به مالتوز بوده و به دو صورت آلفا و بتا موجود است و میزان آن بستگی مستقیم به زمان شیردهی دام، تغذیه و نژاد گاو دارد.
کاتالاز
بالا رفتن میزان کاتالاز در شیر نشان دهنده وجود عفونت های میکروبی پستان دام می باشد. که شاخصی برای اندازه گیری کیفیت میکروبی شیر است. کاتالاز برای تجزیه پراکسید هیدروژن به آب و اکسیژن غیر فعال می باشد. اگر دام در دوره پایانی شیردهی باشد میزان کاتالاز در شیر بالا بوده و چنانچه دام از علوفه سبز تغذیه کند موجب بالا رفتن آن در شیر می شود.
روش های جلوگیری از فساد آنزیماتیک شیر
شیر خام بدون انجام عملیات فرآوری نمی تواند مدت زیادی به صورت سالم باقی بماند زیرا میکروب و عوامل بیماری زا در آن رشد کرده و طعم شیر را تغییر می دهند و موجب ترش شدن آن می شوند. مکانیسم فساد شیر به این شکل است، زمانی که مقدار میکروب های سرما دوست در شیر با اندازه کافی زیاد شود، آنزیم های برون سلولی آزاد می شوند. این آنزیم ها همانند نوع پروتئولیتیک و لیپولیتیک هستند که می توانند چربی ها را تجزیه کنند. این فرآیند سبب تند شدن طعم کره و خامه و حالت ژله ای شدن شیر یا لخته شدن آن می شود. همچنین سبب تغییرات بافتی در ماست مانند آب انداختگی و موجب شل شدگی بافت پنیر می گردند. برای جلوگیری از فاسد شدن شیر می توانید از شیر سرد کن استفاده کنید که برای مشاهده انواع آن به این لینک می توانید مراجعه کنید.
اکنون می خواهیم راه های مقابله با این عوامل فساد و خرابی شیر را که موجب ضرر و زیان برای دامداران و تولید کنندگان می شوند معرفی کنیم. از روش های متداول مورد استفاده جهت حذف آنزیم های مخرب می توان به موارد ذیل اشاره کرد.
- حذف اکسیژن ( عمل آوری تحت خلاء)
- استفاده از عوامل چلاته کننده
- مهار آنزیم ها با استفاده از تابش پرتوها
- کاربرد امواج اولتراسونیک
- استفاده از امواج میدانی پالس های الکتریکی
- کنترل PH و تنظیم آن
حذف اکسیژن یا عمل آوری تحت خلاء
اکسیژن اصلی ترین عنصر برای اکسیدشدن انواع محصولات می باشد. حذف این عامل در فرآیندهای تهیه شیر و دیگر محصولات لبنی و مواد غذایی سبب افزایش عمر و عدم فساد آنها می گردد.
استفاه از عوامل چلاته کننده
این عوامل که شامل اسید سیتریک، اسیدهای آلی، آزیدها، سیانید و مونوکسید کربن و … می باشند، می توانند در یک شرایط مناسب فلزات موجود در آنزیم ها را به خود جذب نموده و مانع از فساد آنزیماتیک شیر شوند.
مهار آنزیم ها با استفاده از تابش
در این مقاله منظور از پرتوهای تابنده اشعه گاما می باشد که برای نابودی و از بین بردن میکروارگانیسم ها و استریل کردن مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. این پرتو بر روی آنزیم های موجود در شیر تاثیر خوبی داشته و آنها را از بین می برد.
استفاده از امواج اولتراسونیک
امواج اولتراسونیک یا فراصوت می توانند سبب غیر فعال شدن آنزیم های موجود در شیر شوند. این کار با نصب یک دستگاه امواج فراصوت در مسیر فرآیند فرآوری شیر انجام می گیرد.
استفاده از امواج میدانی پالس های الکتریکی
امواج میدانی در ولتاژهای بسیار بالا که می تواند در حد کیلو وات بوده برای تخریب و مهار آنزیم ها به کار برده شود.
کنترل PH و تنظیم آن
همانطور که قبلا ذکر شد هر آنزیم در PH های مختلف دارای فعالیت می باشد. بنابراین با کنترل و تنظیم این فاکتور می توانیم فعالیت آنزیم ها را تحت کنترل درآوریم.