Beyaz peynirde transglutaminaz enziminin rolü

Peynir üretimi; süt proteinlerinin (asıl olarak kazeinlerin) enzimatik ya da asidifikasyon yoluyla hidrolizasyonunu ve ardından gelen değişik teknolojik işlemleri içermektedir. Pıhtılaşma sürecini de içine alan tüm basamaklar peynirin temel kompozisyonunu ve yapısını etkilemektedir. Peynirin kalite özelliklerine olumsuz etki yapmadan ve/veya kalite özelliklerini iyileştirerek birim miktar sütten daha fazla peynir üretmek peynir endüstrisinin temel hedefleri arasında yer almaktadır.

Peynirde verim; üretim modelleri, süt türü, genetik faktörler ve süt hayvanı ırkı, mevsim, laktasyon dönemi, süt hayvanının yaşı vb. birçok faktörden etkilenmektedir. Ancak şüphesiz ki, randıman üzerinde en etkili faktörler doğrudan peynir üretimi ile ilgili parametreleri kapsamaktadır.

Peynirde verim düzeyi ağırlıklı olarak kazeinlerin (majör süt proteinleri) pıhtılaşma kinetiği (pıhtılaştırıcı türü ve seviyesi ile sütün başlangıç asitliğini içermektedir), mekanik uygulamalar (pıhtı kesim olgunluğunun doğru tespiti, baskılama süresi ve hızı), katkı maddelerinin türü ve seviyesi (enzim ilavesi ve telemede enzim tutunum oranı, peyniraltı suyu tozu /konsatresi, sodyumkazeinat vb. ilavesi), membran separasyonu ile kurumadde artırımı ve pıhtılaşma sıcaklığı ile doğrudan ilişkilidir.

Peynirde verim artışının sağlanması amacıyla süt bazlı toz katkı maddeleri ilavesi veya membran teknolojileri yolu ile peynir sütünün kurumaddesinin artırılması konusunda çok sayıda çalışma bulunmaktadır (Özer ve Tamime, 2013). Bununla birlikte; membran teknolojilerinin ilk yatırım maliyetlerinin yüksek oluşu ve süt bazlı toz ilavesinin belirli bir düzeyi aşması durumunda son üründe kısmi kalite kayıplarının gözlenmesi peynir üreticilerini alternatif yollarla verim artışı arayışlarına itmiştir.

Son yıllarda peynirde verim artışını sağlamak amacıyla enzimatik uygulamalardan da yararlanma konusunda bilimsel çalışmalar hız kazanmış durumdadır. Özellikle Ca+2’den bağımsız mikrobiyel transglutaminaz (mTGase) enzimi kullanımının peynirde teorik olarak verim artışı sağladığının anlaşılmasından bu yana bu konu hakkında bilimsel çalışmalar yoğunlaşmıştır (Bönisch ve ark., 2008; Cozzolino ve ark., 2003, Özer ve ark., 2012, 2013).

Transglutaminaz gıda endüstrisinde en yaygın olarak et ve süt ürünleri üretiminde kullanılmaktadır. Süt ürünleri üretiminde ağırlıklı olarak mikrobiyel orijinli transglutaminazdan (mTGase) yararlanılmaktadır.

mTGase’nin peynir üretiminde kullanımı konusunda değişik çalışmalar bulunmaktadır. Bu spesifik enzimin peynirde verim artışına ve tekstürel iyileşmelere yol açabileceği düşünülmektedir (Bönisch ve ark., 2008; Cozzolino ve ark., 2003).

Bu noktada en belirgin kısıt, mTGase için optimum olan reaksiyon koşullarının rennet (peynir mayası) aktivitesini kısmen engelleme riskidir. Örneğin; mTGase aktivitesi için sütün ısıl işlem görmesi gerekirken, ısıl işlem görmüş sütlerde rennet aktivitesinin azaldığı bilinmektedir. Bu durum, rennet ve mTGase’nin birlikte kullanımı durumunda üretim koşullarının optimizasyonunu zorunlu kılmaktadır.

Her iki enzimin (rennet ve mTGase) birlikte kullanımı durumunda jel sıkılığında azalma görülmekle beraber, mTGase tarafından indüklenen ilave kimyasal (kovalent) bağlar ile stabilize edilen pıhtı ağ yapısının su (serum) bağlama kapasitesinin arttığı ve bunun da verim artışına neden olduğu görülmüştür.

Özer ve ark. (2012), mTGase ve rennetin peynir yapımında aynı anda kullanımına yönelik optimizasyon çalışmaları kapsamında üç farklı başlangıç süt pH değeri (6.5, 6.3 ve 6.1), iki farklı mayalama sıcaklığı (30 oC ve 34 oC) ve iki farklı mTGase konsantrasyonunun (0.6 U g-1 protein ve 1.8 U g-1 protein) jelleşme nitelikleri üzerine etkilerini araştırmıştır. Araştırıcılar, mTGase preparatının rennet ile pıhtılaşmanın hem primer hem de sekonder fazları üzerinde etkili olduğunu ortaya koymuş ve rennet ile mTGase’nin optimum çalışma koşullarını şu şekilde belirlemişledir: Başlangıç süt pH’sı 6.3, pıhtılaşma sıcaklığı 30 oC ve mTGase konsantrasyonu 1.8 U g-1 protein (Özer ve ark., 2012). Belirlenen bu üretim koşullarında gerçekleştirilen gerçek zamanlı Beyaz peynir üretiminde ise verimin %3.6-4.4 dolayında artış gösterdiği ve bu artışta su tutma kapasitesinin yanı sıra protein düzeyindeki artışında pay sahibi olduğu ortaya konulmuştur (Özer ve ark., 2013).

Peynir yapımı sırasında kitlede tutulan serum proteinlerinin oranı son ürün kalitesini etkilediği gibi verimi de arttırmaktadır. Cozzolino ve ark. (2003)’e göre TGase’nin rennet katımından 30 dakika sonra ilave edilmesi durumunda peynir suyu ile atılan serum proteini oranında ciddi bir azalma meydana geldiğini saptamıştır. Benzer bir çalışmada; Yüksel ve ark. (2011), mTGase’yi rennet ilavesinden önce, rennet ile birlikte ve rennet ilavesinden sonra katarak enzim katım aşaması ile pıhtılaşma mekanizması arasındaki ilişkiyi araştırmıştır. Araştırıcılar, enzimin rennetten önce ilave edilmesi durumunda primer pıhtılaşma fazının inhibe olduğunu, ayrıca mTGase’nin rennet ile pıhtılaşmanın hem primer hem de sekonder fazları üzerinde etkili olduğunu belirlemiştir.

En uygun mTGase katım aşamasının ise rennet ilavesinde 5 dakika sonrası olduğu sonucuna da ulaşılmıştır (Yüksel ve ark., 2011). Buna karşın; Bönisch ve ark (2008), her iki enzimin aynı anda kullanımı ile ayrı ayrı kullanımı arasında verim özellikleri açısından fark bulmamışlardır.

mTGase’nin peynir üretiminde kullanımını kısıtlayan en önemli faktörlerden birisi de olgunlaşma periyodu boyunca enzimin aktivitesinin devamlılığına bağlı olarak tekstürel değişimlerin sürmesidir. Bu durum tekstürel kalitenin stabilitesini engelleyici bir unsurdur. Bu handikapın giderilebilmesi amacıyla UF tekniği ile protein ayarlaması yapılması ve bu süreçte mTGase inhibisyonu sağlanarak peynirde tekstürel yapının stabil konuma ulaşması sağlanabilmektedir.

Kaynaklar:

Bönisch, M. P., Heidebach, T. C. and Kulozik, U. 2008. Influence oftransglutaminase protein cross-linking on the rennet coagulation ofcasein. Food Hydrocolloids, 22: 288-297.

Cozzolino, A., Di Piero, P., Mariniello, L., Sorrentino, A., Masi, P. andPorta, R. 2003.

Incorporation of whey protiens into cheese curd by usingtransglutaminase. Biotechnology and Applied Biochemistry, 38:289-295.

Özer, B.H., Guyot, C. ve Kulozik, U. (2012). Simultaneous use oftransglutaminase and rennet in milk coagulation: effects of initialmilk pH and renneting temperature. International Dairy Journal, 24,1-7.

Özer, B., Hayaloğlu, A.A., Yaman, H., Gürsoy, A. ve Şener, L. 2013. Simultaneous use of transglutaminase and rennet in white-brinedcheese production. International Dairy Journal, 33(2), 129-134.

Özer, B.H. ve Tamime, A.Y. 2013. Fermented Milks. Chapter 7. In: Membrane Processing – Dairy, Beverages and Spirits Applications. Blackwell Publish., UK. pp. 1434-175.

Yüksel, Z., Avcı, E. and Erdem, Y.K. 2011. Modification of the rennetprocess in Berridge substrate by transglutamianse. InternationalJournal of Dairy Technology, 64(3): 365-371.