Ферменты - это функциональные единицы клеточного метаболизма. Ферменты присутствуют во всех живых клетках и способствуют превращению одних веществ (субстратов) в другие (продукты). Ферменты выступают в роли катализаторов практически во всех биохимических реакциях, протекающих в живых организмах. К 2013 году было описано более 5000 разных ферментов. Ферменты могут быть простыми белками (состоять только из аминокислот) и сложными - содержат небелковый компонент. Их важная роль - направлять и регулировать обмен веществ организма во всех процессах жизнедеятельности. Ферментами достигается гармоническое равновесие между различными метаболическими процессами, необходимыми для поддержания жизнеспособности отдельных клеток и целых организмов. Катализируя десятки и сотни многостадийных реакций, в ходе которых расщепляются молекулы для получения питательных веществ, происходит преобразование и запас энергии, а также из простых молекул строятся макромолекулы, входящие в состав клетки. Основное внимание в ранний период развития энзимологии было сосредоточено на исследовании ферментов пищеварения (пепсин, трипсин, химотрепсин) и брожения. Именно они и являются наиболее изученными.
На сегодняшний день применение ферментных препаратов активно развивается в технологии мясного производства. Улучшение вкуса, аромата и консистенции мяса, стабилизация его цвета, приобретение специфических свойств в процессе технологической обработки в значительной степени зависят от содержащихся в мясе ферментов. Между тем для мышц сельскохозяйственных животных характерна низкая концентрация внутриклеточных ферментов. Некоторые анатомические части туши отличаются повышенным содержанием соединительной ткани. Этим обусловлены жесткость такого мяса и его медленное созревание [2].
Обработка мяса протеолитическими ферментами позволит использовать части туши, полноценные по составу, но имеющие от природы повышенную жесткость: мясо задних конечностей, лопатки, грудинки. Обработка мяса ферментным препаратом коллагеназа приводит к значительным деструктивным изменениям, обеспечивающим эффективное размягчающее воздействие, и согласуется с полученными оценками структурно-механических и функционально-технологических свойств [3].
Для получения ферментов необходимые органы и ткани животных, которые содержат ферменты, подвергают процессу консервации, и впоследствии используют. Например, препарат пепсин получают из слизистой желудка свиней и крупного рогатого скота. Пепсин, трипсин и химотипсин применяют для размягчения мяса, однако более эффективное воздействие происходит при обработке мяса панкреатином. Из поджелудочной железы свиней получают панкреатин, смеси трипсина, химотрипсина, липаз и амилаз. Из желудка (сычуга) молодых телят выделяют сычужный фермент (реннин), широко используемый в сыроделии. Известно, что сычужный фермент состоит из двух основных ферментных компонентов - химозина (ренинна) и говяжьего пепсина. Качество сычужного фермента определяется соотношением химозин - пепсин, и чем оно выше, тем более качественен фермент. Основной источник природного химозина - желудки молочных телят, возраст которых не более 10 дней [6]. Взять, например, для улучшения консистенции и повышения пищевой ценности белого куриного мяса эффективно применение препаратов протеолитических ферментов. Их использование для обработки мяса основано на ферментативном гидролизе белков, изменении его структурных элементов, улучшении биохимических и физико-химических показателей качества. Ферментные препараты в зависимости от их вида и концентрации могут вызывать глубокий и быстрый гидролиз биополимеров мяса, что позволяет интенсифицировать технологический процесс.
Применение ферментных препаратов положительно влияет на нежность, сочность, пищевую ценность сырья, формирование требуемого уровня водосвязывающей и адгезионной способности, улучшает органолептические характеристики благодаря целенаправленному воздействию ферментативных комплексов на компоненты мышечной ткани.
Ферментные препараты растительного, животного и микробного происхождения широко используют в отечественной мясной отрасли, среди которых широкому изучению подвержены протеолитические ферменты микроорганизмов. Ограничение применения ферментных препаратов на различных стадиях технологической подготовки сырья обусловлено рядом причин. К примеру, несоблюдение технологических параметров (продолжительность обработки мясного сырья ферментами; температура мяса при выдержке в посоле и термообработке; концентрация фермента, вводимого в продукт) может привести к появлению нежелательных свойств обрабатываемого сырья: в одних случаях мясо останется жестким, а в других может приобрести мазеобразную консистенцию [9].
Современный уровень жизни определяет изменения в предпочтениях покупателей возрастает спрос на продукты, не требующие больших затрат времени на приготовление. Потребители разнообразят повседневный рацион, используя различные заправки, соусы, майонезы, которые позволяют придавать обычным блюдам изысканный вкус и аромат. На сегодняшний день мясоперерабатывающая промышленность разрабатывает новые рецептуры и технологии с использованием вторичного мясного и другого пищевого сырья, содержащего достаточное количество белков, жиров, витаминов и микроэлементов. Использование ферментов при модификации мясного сырья позволит рационально расходовать белковые ресурсы, повысить биологическую ценность мясных соусов посредством увеличения доли продуктов протеолиза коллагена. Благодаря наличию ферментных препаратов, экстрактивных, ароматических и вкусовых веществ, возбуждающих секрецию пищеварительных желез, соусы способствуют лучшему усвоению основных компонентов блюда [1].
Например, перспективным способом обработки вторичного коллагенсодержащего мясного сырья является его ферментативная модификация. Ее преимущества в сравнении с физико-химическими способами связаны с возможностью направленного регулирования свойств, повышения усвояемости белка коллагена организмом человека и экономической эффективностью новых технологий. При анализе структуры такого сырья без обработки композицией ферментов выявлено следующее:
- индивидуальные коллагеновые и эластиновые волокна выявляются только в отдельных случаях, в то время как аморфное вещество образует основную массу образца и представляет собой тонко структурированную мелкозернистую массу с умеренной базофилией.
- сырье представляет собой преимущественно волокнистые и аморфные компоненты соединительной ткани, в составе которого обнаруживаются фрагменты мелких кровеносных сосудов. Михнеева Е. проводила исследования изменения ткани моллюсков под действием кислот и пепсина. Результатом стало выявление особенности изменений органолептических и структурно-механических показателей мышечной ткани моллюсков при обработке различными концентрациями органических кислот (уксусной и лимонной), а также протеолитическим ферментом пепсином проявляются в размягчении ее консистенции. Однако для моллюсков фермент не пригоден.
Применение протеолитического фермента пепсина сопровождается размягчением мышечной ткани всех моллюсков, однако при этом появляется неприятный запах, который свидетельствует о нецелесообразности его использования [6].
Перспективы сохранения здоровья цыплят, максимального использования их генетического потенциала, получения качественной и полноценной мясной продукции достигаются применением биологически активных препаратов животного происхождения в бройлерном птицеводстве [8].
В настоящее время существуют определенные трудности в обеспечении предприятий биологической промышленности трипсином. Среди российских производителей нет стабильного поставщика недорогого, активного и стандартного фермента, что связано с высокими ценами на сырье и перебоями в его обеспечении, большими транспортными и накладными расходами. Однако, Антипова Л.В. проводила исследования в применении протепсина в технологии соусов. В опытных вариантах применялись гидролизаты из коллагенсодержащего сырья. Были изготовлены и исследованы гидролизаты из свиной шкурки, голов и ног сухопутной птицы, шквары. Для ферментативного гидролиза использовался ферментный препарат протепсин с уровнем стандартной активности 50, 100 и 150 ед/г. Был исследован, аминокислотный состав, химический состав, переваримость изготовленных гидролизатов. На их основе были изготовлены ряд соусов, у которых наблюдалось повышенное содержание белка и переваримость, по сравнению с соусами приготовленными по традиционной рецептуре.
Все соусы, приготовленные по внедряемой технологии, обладают высокими органолептическими свойствами. Себестоимость разработанных продуктов ниже на 12 % чем у продуктов. приготовленных по традиционной рецептуре. Разработанная технология вдвое сокращает время их приготовления [4].
В настоящее время наибольший интерес представляет разработка технологий производства белковых продуктов с применением ферментов для целенаправленного превращения пищевых веществ путем трансформации их структуры и свойств. Ферментная модификация белков дает новое поколение белковых продуктов. Она обладает высокой функциональностью, структура белков переходит в более усвояемую форму, благодаря чему повышается перевариемость [2].
В качестве альтернативы применению структурообразующих пищевых добавок сегодня рассматривается использование нового ферментного препарата - трансглютаминазы, участвующей в образовании дополнительных связей в белковых молекулах, приводящих к «сшиванию» белковых молекул. Ферменты являются участниками как традиционных, так и новых технологических процессов, применяемых в производстве пищевых продуктов [10].
Таким образом определено, что в технологии мясной промышленности используют различные ферментные препараты. Они позволяют значительно ускорять технологические процессы, увеличивать выход готовой продукции, повышать ее качество, экономить сырье и улучшать его возможности в получении пищи, обеспечивать природоохранные мероприятия и биологическую безопасность производств. Они способны изменять деструктивные функции мяса, улучшать его вкус, а так же значительно сокращают процессы технологической обработки [7].