اولین پروسه بیوشیمیایی لازم در فرآیند تولید پنیر، تبدیل شیر مایع به ساختار ژلی نرم به معنی لخته است. مایه پنیر و منعقدکننده‌ها مقدمات آماده‌سازی آنزیم‌های پروتئولیتیک هستند که بعضی از آن‌ها هزاران سال در تولید پنیر مورد استفاده شده است و به نظر می‌رسد آن‌ها قدیمی‌ترین کاربرد شناخته شده آنزیم‌ها هستند. اصطلاح رنت/ مایه‌پنیر معمولا به آماده‌سازی یک آنزیمی کاربردی اختصاص داده شده است که قادر به تحریک تشکیل لخته است. مایه پنیر طبیعی که از نشخوارکنندگان گرفته میشود، ترکیبی از گونه‌های مختلف مولکولی و انواع ژنتیکی کیموزین، یک پروتئاز آسپارژین است. انواع مختلفی چون مایه پنیر گوساله، مایه پنیر حیوانی، مایه پنیر گیاهی، مایه پنیر میکروبی و غیره دارد. همچنین مایه پنیر می‌تواند اشکال مختلفی داشته باشد که عبارتند از:
١. مایه پنیر مایع: به طور مستقیم به شیر اضافه شده و نیازی به آماده‌سازی ندارد.
۲. مایه پنیر پودری: قبل از استفاده نیاز به رقیق سازی با آب دارد.
٣. قرص مایه پنیر: برای حجم‌های کم از شیر و مصارف خانگی استفاده میشود.
ویژگی‌های عمومی مایه پنیر
ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی
pH مایه پنیر به نوع، شرایط نگهداری، منشا تولیدی آن و همچنین به روش تهیه بستگی دارد.
رنگ مایه پنیر به دست آمده از نشخوارکنندگان کوچک عمدتا وابسته به رژیم غذایی حیوان است. بنابراین از سفید تا زرد یا سبز متغیر است. مایه پنیرهای تجاری، معمولا مایعی به رنگ قهوه‌ای روشن با بوی مشخص هستند. رنگ مایه پنیر ممکن است از دسته‌ای به دسته دیگر متفاوت باشد اما تاثیری در فعالیت انعقادی محصول ندارد.
خواص مولکولی و کاتالیزوری آنزیم‌های منعقدکننده شیر
کیموزین و سایر آنزیم‌های لخته کننده شیر به گروه پروتئینازهای اسید آسپارتیک (EC 3.4.23) تعلق دارند. ساختار سوم پروتئینازهای آسپارتیک همسانی بالایی را نشان می‌دهد. این ساختار شامل یک شکاف گسترده است، که محل اتصال سوبسترا بوده و حداقل هفت اسید آمینه از کاپا- کازئین را در خود جای می‌دهد. اگرچه آنزیم‌های لخته کننده شیر فعالیت بالایی در pH تقریبا خنثی دارند، اما نقطه ایزوالکتریک و pH بهینه کلیه پروتئینازهای آسپارتیک، در محدوده اسیدی است.
میکروبیولوژیکی مایه پنیرهای تجاری
کلیه مایه پنیرها به لحاظ میکروبیولوژیکی باید الزامات انجمن تولیدکنندگان آنزیم‌های غذایی با منشا حیوانات طبیعی (A.M.A.F.E) را برآورده کند. بر طبق این قوانین:
١. میزان کلی‌فرم باید تا CFU/g 30 و میزان میکروفلور مزوفیل کل باید تا CFU/g 104×5 باشد
۲. هیچ‌گونه E. coli و گونه‌های Salmonella، مایكوتوكسین و موارد آنتی‌باکتریال نباید در این فرآورده‌ها وجود داشته باشند
٣. حداکثر میزان آرسنیک، سرب و سایر فلزات سنگین به ترتیب ٣، ١٠ و ٤٠ ppm است
قابلیت لخته کردن شیر
قدیمی‌ترین تعریف MCA تعاریفی است که توسط Soxhlet در ١٨٧٧ ارائه شده است و براساس آن، MCA به عنوان حجم شیر خامی تعریف میشود که می‌تواند توسط یک واحد حجم مایه پنیر در ٤٠ دقیقه در دمای C° ٣٥ لخته شود، و یکی از ویژگی‌های مهم تکنولوژیکی یک مایه پنیر است زیرا بر کلیه خصوصیات لخته تأثیر می‌گذارد.
با این حال، به دلیل تغییرات توانایی لخته شدن شیر خام، این تعریف رضایت بخشی نبود. در سال ١٩٥۲، دانشمند انگلیسی NJ Berridge با پیشنهاد استفاده از پودر شیر استاندارد شده با mol/l ٠.٠١ کلسیم کلراید به عنوان سوبسترا، پیشرفتی در تجزیه و تحلیل لخته شدن شیر به وجود آورد.
واحد بریج یا واحد مایه پنیر (RU) به فعالیتی گفته میشود که قادر به لخته کردن ١٠ میلی لیتر شیر استاندارد (٦.٣ pH) در ١٠٠ ثانیه و در C° ٣٠ باشد. تا دهه ١٩٩٠، واحدهای سوکسله و بریج، تقریباً برای همه تعاریف از آزمایش قدرت لخته شدن شیر بسیار مورد استفاده قرار گرفتند. با این حال ، تغییرات موجود در ترکیبات مایه پنیر و مایه پنیرهای تجاری در بازار امروزه تعاریف قدیمی را بیش از حد نامطمئن و نادرست کرد.
امروزه، میزان کل MCA مایه پنیرها با توجه به آزمایش فعالیت لخته شدن نسبی شیر IDF (روش REMCAT) بر روی شیر استاندارد اندازه‌گیری میشود و با واحد IMCU (واحد بین المللی لخته شدن شیر) به ازای هر گرم یا میلی‌لیتر مایه پنیر جامد یا مایع اعلام میشود.
فعالیت پروتئولیتیک
کیموزین، پروتئیناز اصلی در مایه پنیر به طور خاص پیوند فنیل آلانین – متیونین را هیدرولیز می‌کند، در حالی که پپسین فاقد قابلیت هیدرولیز اختصاصی باندهای پروتئنی شامل آمینواسیدهای آروماتیک است. فعالیت پروتئولیتیک را می‌توان غیرمستقیم از طریق پروتئولیز پنیر تعیین کرد. از آنجایی که فعالیت پروتئولیتیک به طور مساوی تحت تأثیر نوع منشا تولیدی مایه پنیر و محتوای پپسین قرار نمی‌گیرد، متناقض بودن نتایج دور از انتظار نخواهد بود.
عوامل موثر بر ایجاد لخته توسط مایه پنیر
١. دما:
دمای بهینه برای عوامل لخته کننده شیر توسط مایه پنیر حیوانی در pH ٦.٦ ، ٤٥ درجه سلسیوس است، با این حال دما عاملی وابسته به pH و نوع مایه پنیر، به حساب می‌آید. طولانی شدن نگهداری شیر در سردخانه قبل از فرایند مایه‌زنی، منجر به طولانی شدن فرایند تشکیل لخته و ژلی ضعیف، میشود. دلیل اصلی تشکیل ژلی ضعیف، خروج پروتئین بتا-کازئین از میسل‌ها است.
۲. غلظت آنزیم:
تلاش‌های بسیاری صورت گرفته است تا تاثیر غلظت آنزیم را بر روی فرایند تشکیل لخته، شفاف سازد. معادله هٌلتر، یکی از معادله‌هایی است که به صورت گسترده در این زمینه مورد استفاده قرار می‌گیرد که ارتباط غیرمستقیم میان زمان تشکیل لخته و غلظت آنزیم را بیان می‌کند.
در این معادله CT، زمان تشکیل لخته، فاکتورهای ثابت K و A ،E غلظت آنزیم است. در این معادله عامل ثابت A نشان دهنده زمان مورد نیاز برای فاز غیرآنزیمی تشکیل لخته است.
٣. pH:
pH بهینه برای فعالیت کیموزین در شیر، ٦ است، اما pH بهینه برای کازئین ایزوله شده خالص و پپتیدهای مصنوعی، پایین‌تر است. کاهش pH در شیر منجر به کاهش زمان تشکیل لخته و دستیابی به میزان بالاتری از سفتی لخته، میشود.
٤. کلسیم:
عموما این طور به نظر می‌رسد که کلسیم به صورت مستقیم بر روی فاز آنزیمی، موثر نیست، با این که افزودن کلسیم کلرید عامل کاهش pH شیر است که واکنش هیدرولیز را تسریع می‌کند.
٥. تیمار حرارتی شیر:
تیمار حرارتی شدید شیر (بالای 70 درجه سانتیگراد)، تاثیر عوامل تشکیل لخته را تضعیف می‌کند و زمان تشکلیل لخته افزایش می‌یابد.
٦. ماده کل خشک:
به میزانی که محتوای کازئینی افزایش پیدا کند، میزان تجمع افزایش می‌یابد. این موضوع زمانی که ماده خشک کل شیر توسط اولترافیلتراسیون افزایش می‌یابد کاملا روشن میشود. در شیرهایی با ماده خشک بالا تشکیل لخته در میزان پایین‌تری از هیدرولیز کاپا-کازئین، رخ می‌دهد.
٧. سدیم کلرید (میزان نمک):
نمک و یا قدرت یونی روی ایجاد لخته آنزیمی، تاثیرگذار است. با افزودن سدیم کلرید به شیر، pH کاهش می‌یابد. بسیاری از تاثیرات به این بستگی دارد که میزان pH شیر ثابت بماند یا خیر. افزایش میزان نمک، زمان تشکیل لخته را افزایش و سطح اولیه تجمع پروتئینی را حتی در شرایطی که میزان pH ثابت بماند، کاهش می‌دهد.
