凝乳酶

应用于奶酪和酸奶的制作的天门冬氨酸蛋白酶

凝乳酶是一种最早在未断奶的小牛胃中发现的天门冬氨酸蛋白酶,可专一地切割乳中κ-酪蛋白的Phe105-Met106之间的肽键，破坏酪蛋白胶束使牛奶凝结，凝乳酶的凝乳能力及蛋白水解能力使其成为干酪生产中形成质构和特殊风味的关键性酶，被广泛地应用于奶酪和酸奶的制作。

简介

哺乳动物胃液中有凝乳酶，能使乳中蛋白质凝聚成乳酪，乳酪易为各种蛋白质酶所消化。凝乳酶只是提高酶的效率，实际不算作酶。哺乳类以外的动物因为不食乳，所以很少存在凝乳酶。

凝乳酶是生产干酪不可缺少的制剂，其产值占整个酶制剂总产值的15.5%。主要来源是未断奶小牛胃粘膜。

来源

动物源凝乳酶：凝乳酶最早来源于小牛的第四胃黏膜，随后在其他动物的胃中提取了凝乳酶。但是由于动物来源的凝乳酶来源不稳定，同时出于对种族、信仰等方面的考虑，研究者已将研究方向转为微生物和植物来源的凝乳酶。

植物源凝乳酶：许多植物中含有能使乳凝固的蛋白酶来源非常广泛。目前研究较多的有如下几种，包括木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶、菠萝蛋白酶、生姜蛋白酶、合欢蛋白酶、朝鲜蓟蛋白酶等。

微生物源凝乳酶：微生物因其具有生长周期短，产量高，受时间、空间限制小，生产成本低，提取方便，经济效益高等优点，是目前凝乳酶来源最有前途的发展方向。目前已发现有40余种微生物可生产一定活力的凝乳酶，主要是真菌、放线菌、细菌等。

性质

凝乳酶的溶解度受pH值、温度和溶液离子强度影响。可溶于pH值为5.5，浓度为1mol/L的NaCl溶液，晶体结构的凝乳酶在25℃比较稳定，且溶解度随离子强度增强而增强。凝乳酶的等电点为pH值为4.5，在pH值为5.3~6.3最稳定，但pH值为3~4时会因自身降解而活性降低。碱性条件下会发生不可逆的构象变化而使活性降低。

种类

凝乳酶有三种状态：液态、粉状和片剂。传统上利用牛犊第四胃的皱胃酶提取制作凝乳酶，随着凝乳酶研究的进展，其来源在不断扩大，现今分类包括三类：动物性凝乳酶，来源于牛胃、猪胃和羊胃；植物性凝乳酶，来源于无花果树液和菠萝果实；微生物凝乳酶，来源于霉菌和酵母菌。丹麦干酪生产中来源霉菌的凝乳酶得到广泛应用。

凝乳机理

凝乳酶的凝乳作用分为两个步骤：第一步是酶专一性的水解乳中κ-酪蛋白多肽链的Phe105-Met106之间的肽键，形成稳定副κ-酪蛋白及亲水性糖巨肽；第二步是当总的κ-酪蛋白被水解掉约80%时，在钙离子存在下通过在酪蛋白胶粒间形成的化学键形成凝块或凝固的乳。这是由于κ-酪蛋白分子位于酪蛋白胶束表面，亚基之间以疏水键和胶体磷酸钙相互作用的方式连接在一起。

作用

促使原奶凝结，为排出乳清提供条件。

活力

指1毫升凝乳酶溶液或1克干粉在35℃条件下，40分钟内能凝结原奶的毫升数。标准液态凝乳酶的活力通常是1.2-1.5万，粉状凝乳酶是前者10倍，为12-15万。

影响因素

（1）PH：在酸性环境中凝乳酶活力最强，原奶酸度的任何微小变化均能显著影响凝乳酶的活力。凝乳酶活力大部分来源于其中的胰蛋白酶，小部分来源于牛胃蛋白酶（不过猪凝乳酶中的有效成分是猪胃蛋白酶）。胰蛋白酶的最适PH为5.4，而胃蛋白酶的最适PH低于胰蛋白酶。

（2）温度：凝乳酶的最适温度是42℃。（到55-60℃，酶本身受到破坏）因为乳温明显影响凝结速度。乳温30℃时原奶凝结时间是42℃的2-3倍。不过实际干酪生产中乳温通常保持在30-33℃，一是考虑到乳酸菌的最适温度（比如链球菌属的最适温度在30℃左右，最高不能超过40℃）；二是较高乳温下凝块硬化速度太快，以至随后的切割比较困难。

（3）Ca2+浓度：只有原奶中存在自由钙离子时，被凝乳酶转化的酪蛋白才能凝结。因此钙离子浓度将会影响凝乳时间、凝块硬度和乳清排出。

凝结过程

原奶中酪蛋白有三种：αs-酪蛋白、β-酪蛋白和К-酪蛋白，前两者易受Ca+2影响形成沉淀，而后者不仅稳定，而且还具有抑制前者沉淀的作用。凝乳酶使原奶凝固分为两个阶段：首先将К-酪蛋白分解为副К-酪蛋白；其次副К-酪蛋白及αs-酪蛋白和β-酪蛋白在Ca+2作用下沉淀。

添加量

通常用量是100kg原奶添加20-40毫升凝乳酶溶液。凝乳时间与凝乳酶用量成反比，用量翻倍，则凝乳时间减半。

乳清的排出不受凝乳酶用量的影响，实验表明凝乳酶的用量与24小时后干酪的含水量及PH质无关。不过用量影响干酪的成熟，用量大，则成熟期间蛋白质的分解会加快；同时由于凝乳酶分解蛋白质产生苦味肽，因此用量大也会增加干酪的苦味。

凝乳强度的测定采用 Arima 法，取 5ml ， 100g/L 的脱脂乳，在 35 ℃下保温 5 min ，加入 0.5ml ， lg/ L 的木瓜凝乳酶溶液，快速混合均匀，准确测定从加入酶液到凝固的时间 T(s) ，把 40min 凝固 1ml， 100g/ L 的脱脂乳的酶量定义为一个索氏单位。凝乳强度= (2400/T) ╳(5/0.5)╳ D(稀释倍数)

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