لاکتاز

 

تولید لاکتاز

لاکتاز را می‌توان از ساختارهای زیستی متعددی از جمله گیاهان، حیوانات و میکروارگانیسم‌ها به دست آورد.

تولید لاکتاز با استفاده از میکروارگانیسم

تولید لاکتاز از میکروارگانیسم‌هایی مانند باکتری‌ها، قارچ‌ها و مخمرها به دلیل عملکرد بالاتر و هزینه نسبتاً پایین یک انتخاب ارجح در صنعت غذایی است. انتخاب منبع بستگی به کاربرد نهایی آنزیم β-گالاکتوزیداز دارد، به عنوان مثال، لاکتاز از مخمرهایی با pH بهینه 6.5 تا 7 به طور کلی برای هیدرولیز لاکتوز در آب پنیر استفاده می‌شود. در مورد هیدرولیز آب پنیر اسیدی، لاکتاز قارچی با pH بهینه 3 تا 5 مناسب است. بنابراین انتخاب β-گالاکتوزیداز به کاربرد نهایی آنزیم یا نیاز صنعت بستگی دارد. بتا گالاکتوزیداز تولید شده از مخمر Kluyveromyces lactis به یون هایی مانند منگنز یا سدیم نیاز دارد، در حالی که لاکتاز تولید شده از Kluyveromyces fragilis به یون منگنز، منیزیم یا پتاسیم نیاز دارد. لاکتاز با استفاده از میکروارگانیسم هایی با وضعیت GRAS برای استفاده در صنایع شیر و لبنیات تولید می‌شوند.

لاکتازهای تجاری

از بین ساکارومایسس لاکتازها، لاکتاز مشتق شده از مخمر لبنی S. lactis در حال حاضر پرمصرف ترین فرآورده لاکتاز تجاری است. شرایط بهینه فرآیند برای این لاکتاز 35 تا 40 درجه سانتیگراد و pH 6.6-6.8 نزدیک به دمای طبیعی و pH شیر است. دومین لاکتاز تجاری معروف لاکتاز، یک لاکتاز قارچی است که از آسپرژیلوس نیجر مشتق شده است. شرایط بهینه فرآیند آن حدود 50 درجه سانتیگراد و pH 3.5-4.5 است. بنابراین استفاده از این لاکتاز به اسید (یا اسیدی شده) آب پنیر یا لاکتوز محدود می‌شود.

 

نقش لاکتاز در صنعت غذایی

آنزیم لاکتاز سبب کاهش میزان کریستالیزاسیون و جلوگیری از ایجاد بافت شنی در محصولات لبنی، مانند بستنی و محصولات شیر تغلیظ شده که به علت غلظت بالای لاکتوز،تمایل به کریستاله شدن دارند، می‌شود. این آنزیم در محصولات رژیمی به علت شکستن لاکتوز به دو قند گلوکز وگالاکتوز و ایجاداحساس شیرینی بیشتر،نیاز به شیرین کننده‌های اضافی و درنتیجه  عدم افزایش کالری محصول خصوصا در این محصولات را کاهش می‌دهد. در کاربردهای صنعتی، دو دسته اصلی لاکتاز از اهمیت بالایی برخوردار هستند: لاکتاز سرد فعال و لاکتاز پایدار در برابر حرارت. در ذیل به تعدادی از مهم‌ترین کاربردهای آنزیم لاکتاز در صنایع غذایی اشاره شده است:

• آب پنیر

یکی از راه‌های جلوگیری از هدررفت آب پنیر تجزیه لاکتوز آب پنیر توسط آنزیم لاکتاز و تبدیل آن به شربتی شیرین برای صنایع قنادی، نانوایی و نوشیدنی است. .آب پنیر یکی از فراورده‌های جانبی فرآوری پنیر و دارای خواص و مزایای فراوان است که در بسیاری از کارخانه‌های لبنی شاهد هدر رفتن آن می باشیم، درحالیکه این ماده  از نظر مواد مغذی بسیارغنی بوده و در موارد گوناگونی کاربرد دارد و دفع آن توسط کارخانه‌ها  افزون بر از دست رفتن بخش عظیمی از ترکیبات مغذی شیر ممکن است سلامت محیط زیست محل دفع را با توجه غنای ماده از نظر ترکیبات مغذی (لاکتوز، پروتئین و مواد معدنی) و ایجاد شرایط مناسب برای رشد میکروب‌ها به خطر بیندازد.

• بستنی

قابلیت اسکوپ شدن و کرمی بودن بستنی‌ها پس از هیدرولیز لاکتوز با لاکتاز به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد. مزیت هیدرولیز لاکتوز به مونومرها، کاهش نیاز به شیرین‌کننده‌ها است زیرا همین مونومرها می‌توانند شیرینی محصولات را بهبود ببخشند. یکی دیگر از کاربردهای اصلی لاکتاز، هیدرولیز لاکتوز موجود در آب پنیر است. یکی دیگر از کاربردهای لاکتاز، تشکیل گالاکتولیگوساکاریدها (GOS) از هیدرولیز لاکتوز به دلیل فعالیت ترانس گلیکوزیلاسیون لاکتاز است. GOS می‌تواند به عنوان ماده غذایی پیش زیستی استفاده شود.

• پنیر

از کاربردهای دیگر لاکتاز میتوان به کاهش زمان تشکیل پنیرهای تازه مانند کوارک و کاتیج و همچنین ماست و رسیدن سریع به pH مطلوب در مقادیر بیشتر لاکتاز، ایجاد طعم شیرین بسیارمناسب برای ماست های میوه ای و نیازکمتر به افزودن قند اشاره کرد.همچنین استفاده از شیری که لاکتوز آن هیدرولیز شده، رسیدگی‌ پنیر چدار را تسریع می‌کند.

 

نقش کاتالیزوری لاکتاز

لاکتوز یا قند شیر یک دی ساکارید است که در شیر پستانداران یافت می‌شود. لاکتوز به خودی خود شیرین نیست، حلالیت کمی دارد و نمی تواند مستقیماً از روده جذب شود. لاکتاز لاکتوز را به گلوکز و گالاکتوز تقسیم می کند که قدرت شیرین کنندگی آنها 8 برابر ساکارز است. آنها 3 تا 4 برابر بیشتر از لاکتوز محلول هستند و به راحتی از روده جذب می‌شوند. هیدرولیز لاکتوز یک فرآیند بیوتکنولوژیکی مهم در صنایع غذایی است. آنزیم لاکتاز یا همان لاکتاز هیدرولیز لاکتوز را کاتالیز می‌کند. لاکتاز در واقع از خانواده هیدرولازها است.

 

لاکتاز و ویتامین D

غذاهای زیادی که حاوی مقادیر کافی ویتامین D باشند، وجود ندارند؛ شیر، ماهی‌های چرب مانند سالمون و تن، زرده تخم مرغ، برخی غلات و پرتقال از معدود مواد غذایی حاوی ویتامین D هستند. به همین دلیل، اکثر مردم ویتامین D کافی را از غذا دریافت نمی‌کنند. ما همچنین می‌توانیم ویتامین D را از قرار گرفتن در معرض نور خورشید دریافت کنیم، اما این خطر ابتلا به سرطان پوست را افزایش می‌دهد. درست است که محصولات لبنی (عمدتاً شیر) که حاوی ویتامین D هستند اما لاکتوز نیز دارند. درباره لاکتوز باید اشاره کرد که کسانی که عدم تحمل ژنتیکی به لاکتوز دارند ممکن است از کمبود ویتامین D رنج ببرند. اینجا است که نقش لاکتاز در هیدرولیز لاکتوز برجسته می‌شود. آنزیم لاکتاز با اضافه شدن به شیر و محصولات لبنی لاکتوز را هیدرولیز می‌کند و مصرف آن را برای افراد مبتلا به عدم تحمل لاکتوز مناسب می‌کند. در نتیجه این افراد نیز از دریافت ویتامین D کافی موجود در لبنیات سود خواهند برد. در واقع لاکتاز در شیر نقش یک “پیش هضم کننده” برای افراد مبتلا به مشکلات عدم تحمل شیر را دارد.