Lait 86 (2006) 227-240
DOI: 10.1051/lait:2006004

Use of nattokinase, a subtilisin-like serine proteinase, to accelerate proteolysis in Cheddar cheese during ripening

Vivek K. Upadhyay, Alan L. Kelly and Paul L.H. McSweeney

Department of Food and Nutritional Sciences, University College, Cork, Ireland

(Received 16 March 2005 - Accepted 2 March 2006 - Published online 31 May 2006)

Abstract
Nattokinase, a subtilisin-like serine proteinase produced by Bacillus natto, is present in the traditional fermented Japanese soyabean product "natto". The aim of this study was to investigate the effects of a semi-purified preparation of nattokinase (added to cheesemilk at 80, 160 or 320 g·mL^-1), on proteolysis in Cheddar cheese during cheese ripening. Levels of pH 4.6-soluble N increased with ripening time and with level of addition of nattokinase. Specifically, increased breakdown of _s1- and -caseins was observed in experimental cheeses compared to control cheese. With increasing level of addition of nattokinase, increased production of a peptide with an electrophoretic mobility lower than that of the -caseins was observed. Principal component analysis of reversed-phase HPLC chromatograms of 70% (v/v) ethanol-soluble fractions of cheeses clearly differentiated cheeses based on level of addition of nattokinase. Levels of most of the free amino acids were higher in experimental cheeses compared to the control; however, the increase was not proportional to level of addition of nattokinase. Overall, use of nattokinase as an exogenous enzyme accelerated primary proteolysis in Cheddar cheese and increased the pool of most of the free amino acids, which serve as substrates for many catabolic reactions and in turn affects the flavour of cheese.

Résumé
Utilisation de la nattokinase, une sérine protéase semblable à la substilisine, en vue d'accélérer la protéolyse du cheddar au cours de l'affinage. La nattokinase, une sérine protéase semblable à la substilisine produite par Bacillus natto, est présente dans le natto, produit fermenté traditionnel japonais à base de soja. Le but de cette étude était d'étudier les effets d'une préparation semi-purifiée de nattokinase ajoutée au lait de fabrication à raison de 80, 160 ou 320 µg·mL^-1 sur la protéolyse du cheddar au cours de l'affinage. Les niveaux d'azote soluble à pH 4,6 augmentaient avec le temps d'affinage et avec le niveau de nattokinase ajouté. Plus spécifiquement, une hydrolyse accrue des caséines _s1 et était observée dans les fromages expérimentaux. Lorsque les niveaux d'addition de nattokinase augmentaient, on observait une production accrue de peptides à mobilité électrophorétique inférieure à celle des caséines . L'analyse en composante principale des chromatogrammes RP-HPLC des fractions de fromage solubles dans l'éthanol à 70 % (v/v) différenciait clairement les fromages selon le niveau de nattokinase. Les niveaux de la plupart des acides aminés libres étaient supérieurs dans les fromages expérimentaux par rapport au contrôle, cependant l'augmentation n'était pas proportionnelle au taux d'addition de nattokinase. Globalement, l'utilisation de nattokinase comme enzyme exogène accélérait la protéolyse primaire dans le cheddar et augmentait la présence de la plupart des acides aminés libres servant de substrat à plusieurs réactions catalytiques, ce qui en retour peut affecter la flaveur du fromage.

Key words: Cheddar cheese -- nattokinase -- proteolysis -- accelerated ripening

Mots clés : cheddar -- nattokinase -- protéolyse -- affinage accéléré

Correspondence: Paul L.H. McSweeney p.mcsweeney@ucc.ie


© INRA, EDP Sciences 2006