レニン

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レンニンは、未離乳の子牛の胃で最初に発見されたアスパラギン酸プロテアーゼです。これは、牛乳中のκ-カゼインのPhe105-Met106間のペプチド結合を特異的に切断し、カゼインミセルを破壊します。牛乳の凝固、レンネットの凝固能力およびタンパク質加水分解能力は、チーズ製造におけるテクスチャーと特別な風味を形成するための重要な酵素であり、チーズやヨーグルトの製造に広く使用されています。哺乳類の胃液にはレンネットが含まれており、これが牛乳中のタンパク質をチーズに凝固させ、さまざまなタンパク質酵素によって容易に消化されます。レンネットは酵素の効率を向上させるだけで、実際には酵素としてカウントされません。哺乳類以外の動物は牛乳を食べないため、レンネットはほとんど存在しません。レンネットはチーズ製造に欠かせない準備物であり、その出力価値は全体の酵素製剤の出力価値の15.5%を占めています。主な供給源は未離乳の子牛の胃粘膜です。

図1. レンニンのタンパク質構造。

出所

• 動物由来のレンネット: レンネットは元々子牛の第4胃の胃粘膜から得られ、その後他の動物の胃からも抽出されました。しかし、動物由来のレンネットの不安定性や民族性、信念を考慮して、研究者たちは微生物および植物由来のレンネットの研究方向に転換しました。
• 植物由来のレンネット: 多くの植物には牛乳を凝固させることができる広範なプロテアーゼが含まれています。現在、パパイン、イチジクプロテアーゼ、ブロメライン、ショウガプロテアーゼ、アルビジン、アーティチョークプロテアーゼなどを含むいくつかの研究があります。
• 微生物レンニン: 微生物は短い成長サイクル、高い収量、限られた時間と空間、低い生産コスト、容易な抽出、高い経済的利益という利点があります。現在、レンネットの供給源として最も有望な開発方向です。現在、特定の生存可能なレンネットを生成する40種類以上の微生物が発見されており、主に真菌、放線菌、細菌などです。

特性

レンネットの溶解度は、pH、温度、および溶液のイオン強度に影響されます。pH 5.5、濃度1 mol/LのNaCl溶液に溶解します。レンネットの結晶構造は25℃で比較的安定しており、イオン強度の増加に伴い溶解度が増加します。レンネットの等電点はpH 4.5で、pH 5.3〜6.3で最も安定ですが、pHが3-4のときは自己分解により活性が低下します。アルカリ条件下では、不可逆的な立体構造変化が起こり、活性が低下します。

レンネットの状態

レンネットには液体、粉末、錠剤の3つの状態があります。伝統的に、レンネットは子牛の第4胃の網嚢から抽出されてきました。レンネット研究の進展に伴い、その供給源は継続的に拡大しています。現在、分類は3つのカテゴリーに分かれています: 動物レンネット（牛の胃、豚の胃、ヤギの胃から得られる）、植物レンネット（イチジクの樹液やパイナップルの果実から得られる）、微生物レンネット（カビや酵母から得られる）。デンマークのチーズ製造からのカビのレンネットは広く使用されています。

メカニズム

レンネットの凝固作用は2つのステップに分かれます: 最初のステップは、牛乳中のκ-カゼインポリペプチド鎖のPhe105-Met106間のペプチド結合を酵素的に加水分解して、安定したパラ-κ-カゼインとプロアクアスグリコマクロペプチドを形成することです。2番目のステップは、全体のカッパーカゼインが約80%加水分解され、カルシウムイオンの存在下でカゼインミセル間に形成された化学結合を介して塊または凝固した牛乳を形成することです。これは、κ-カゼイン分子がカゼインミセルの表面に位置し、サブユニットが疎水性結合とコロイド状リン酸カルシウムの相互作用によって結合されているためです。

影響要因

• PH: レンニンの活性は酸性環境で最も強く、生乳の酸性度のわずかな変化がレンネットの活性に大きく影響します。レンニンの活性の大部分はトリプシンから来ており、一部は牛のペプシンから来ています（ただし、豚のレンネットの活性成分は豚のペプシンです）。トリプシンの最適pHは5.4であり、ペプシンの最適pHはトリプシンよりも低いです。
• 温度: レンネットの最適温度は42℃です。（55-60℃では酵素自体が破壊されます）牛乳の温度は凝固速度に大きく影響します。牛乳の温度が30℃のとき、生乳の凝固時間は42℃の2-3倍です。しかし、実際のチーズ製造では、牛乳の温度は通常30-33℃に保たれます。一つは乳酸菌の最適温度を考慮するためです（例えば、ストレプトコッカスの最適温度は約30℃で、最高でも40℃を超えてはいけません）；もう一つは、牛乳の温度が高いと、凝固の硬化速度が速すぎて、後の切断が難しくなるためです。
• Ca²⁺濃度: レンネットによって変換されたカゼインは、生乳中に自由なカルシウムイオンが存在する場合にのみ凝固します。したがって、カルシウムイオン濃度は凝固時間、塊の硬さ、ホエーの排出に影響を与えます。