Модуль 1. Склад і властивості молока

ЛЕКЦІЯ №3 (2 год.)

ТЕМА: Склад і основні фізико-хімічні властивості молочного білку

План

1. Склад і загальні властивості білків молока.

2. Склад, технологічні властивості казеїну, альбуміну і глобуліну. Методи їх виділення і визначення, значення та використання у технології молока і молочних продуктах

3. Вплив різних факторів та склад казеїну і його сиро придатність.

4. Сучасне уявлення про структуру білкових фракцій молока – гідроліз і коагуляція білків

5. Хімічний склад і властивості сировоточних білків

6. Підвищення білковомолочності корів (самостійно)

Література:

1. Машкін М.І – 1996 Молоко і молочні продукти;

2. Кугенев П.В., Н.В.Барабанщиков - 1988г. Практикум по молочному делу;

3. З.Х.Диланян - 1979г. Молочное дело;

4. Н.В.Барабанщиков Молочное дело – 1983г.;

5. Використання журналів Тваринництво. – 2001 рік.

6. Р.Й.Кравців, В.І.Хоменко ”Молоко і молочні продукти” – Львів 2001 рік;

7. Власенко М.І. Технологія виробництва і переробки молока і молочних продуктів. – Вінниця 2002 рік

Херсон – 2009

1) Склад і загальні властивості білків молока

Висока харчова цінність молока обумовлена насамперед наявністю в ньому легкозасвоюваних білків. Білки – це високомолекулярні сполуки, які складаються із амінокислот. Вони об’єднують велику групу органічних сполук. Всі вони містять в своєму складі азот, сірку та фосфор. Білки молока містять 19 різних амінокислот. Класифікують амінокислоти на групи за хімічними ознаками, і, залежно від цього, розрізняють

Ø Нейтральні

Ø Основні

Ø Кислі амінокислоти

До нейтральних відносять:

1. гліцин

2. Аланін

3. Серин

4. Треонін

5. Цистеїн

6. Метіонін

7. Валін

8. Лейцин

9. Ізолейцин

10. Фенілаланін

11. Триптофан

12. Тирозин

13. Пролін

14. Оксипролін

До основних відносять:

15. Лізин

16. Орнітин

17. Аргінін гістидин

До кислих

18. Глютамінова

19. аспарагінову

Від кількості та співвідношення між трьома групами кислот залежить в цілому основний або кислотний характер білків. Якщо переважають амінокислоти з вираженим кислотним характером, то білок в цьому випадку реагує як кислота, наприклад, казеїн.

Класифікуються амінокислоти і за фізіологічними ознаками, тобто залежно від неможливості живого організму самостійно синтезувати деякі кислоти. З цієї точки зору амінокислоти поділяють не незамінні та замінні.

Незамінні (екзогенні) –

1. Аргінін,

2. Гістидин,

3. Фенілаланін,

4. Триптофан,

5. Цистин,

6. Треонін,

7. Лейцин,

8. Ізолейцин,

9. Валін,

10. Лізин,

11. метіонін

Замінні –

12. Аланін

13. аспарагінова кислота

14. гліцин,

15. пролін,

16. оксипролін,

17. серин,

18. тирозин,

19. цистеїн

Незамінні амінокислоти повинні постійно надходити разом із їжею в організм людини, а замінні – організм може синтезувати сам.

Зазначимо, що нестача в їжі навіть однієї незамінної амінокислоти призводить до порушення обміну речовин в організмі. Оскільки кожна з амінокислот має свої специфічні функції, то вони порушуються, якщо дана амінокислота не надходить в організм. Організм не може обійтися, наприклад, без метіоніну і триптофану, оскільки без цих амінокислот порушується процес к ровотворення. Ці ж амінокислоти попереджають ожиріння печінки і покращують виділення жовчі в тонкий кишечник. Лізин, Гістидин і триптофан потрібні для росту організму. Ось чому гістидин є незамінною амінокислотою для дітей, у той час як доросла людина не відчуває її нестачу. Крім того, лізин потрібний організму для нормального функціонування статевої системи. Ще одна важлива особливість молочних білків: вони переробляються організмом у гемоглобін і плазму крові. В цьому відношенні вони більш цінні, ніж, наприклад, білки м’яса або риби.

Не забувайте, що в свіжому натуральному молоці амінокислот присутні в дуже малій кількості. Їх вміст різко збільшується у молочних продуктах після протеолітичного розкладу, наприклад, в йогурті і сирі; амінокислоти також беруть активну участь у формуванні смаку продуктів і служать джерелом живлення мікроорганізмів.

Казеїн – основний білок молока, становить 78-85% вмісту всіх білків, або 2, 1-2, 8% маси всього молока. Він знаходиться у вигляді колоїдних частинок, так званих міцел, діаметром 40-300 нм, середньою молекулярною масою 6*10⁸. Міцели складаються з більш дрібних субміцел (діаметром 10-15 нм), що формуються з молекул компонентів казеїну. На поверхні міцел є заряджені грипи (сумарний заряд частинок однаковий і має негативний знак) та гідратна оболонка, тому при наближенні вони не злипаються і не коагулюють, тому частинки казеїну в свіжому молоці досить стійкі.

Казеїн молока за своїм хімічним складом – неоднорідний білок. Він складається з компонентів або декількох фракцій. Основними фракціями казеїну є α, β, γ. У свою чергу, α, - фракція складається з α, – казеїну - фракції, чутливої до дії іонів кальцію, і К – казеїну – фракції, нечутливої до дії іонів кальцію. Оскільки до складу казеїну входить фосфор, то казеїн належить до групи фосфопротеїдів. (таблиця 3)

Таблиця 3

Хімічний склад казеїну

Окремі фракції по-різному взаємодіють з сичужними ферментом. α, β, - фракції, які найбагатші на фосфор, добре зсідаються сичужним ферментом, а γ – фракція коагуляції цим ферментом не піддається. Співвідношення фракції у казеїні залежить від різних факторів. Так, годівля корів силосом без сіна сприяє різкому збільшенню в молоці γ – казеїну (до 20%). Казеїн, виділений з молока кислотою та оброблений спиртом, є білий аморфний порошок без смаку і запаху. У спирті та ефірі він не розчиняється, трохи розчиняється у воді і добре в розчинах деяких солей. Він надає молоку білого кольору і зумовлює його непрозорість. Часточки казеїну складаються з двохосновних компонентів – кальцієвої солі казеїну (казеїнату кальцію) і фосфатного комплексу, утворюючи казеїнкальційфорфатний комплекс, до складу якого входить також магній, калій, натрій і цитрати.

Схематично молекулу казеїну можна записати так:

NН₂R(СООН)₄

(СОО₂Са)

Казеїн має вільні амінні (NН2) і кислотні (СООН) групи. У казеїні карбоксильних груп майже вдвічі більше (144), ніж амінних (83), тому його кислотні властивості переважають над лужними. Методом світлорозсіювання встановлено, що молекулярна маса казеїну 20^ОС становить від 1900 до 30500.

Під дією кислот, ферментів, солей кальцію казеїн коагулює. Найбільш поширеним видом кислотної коагуляції казеїну є зсідання молока під дією молочної кислоти, яка утворюється в результаті молочнокислого бродіння. Дію молочної кислоти на казеїнат кальцію можна записати так:

2) Склад, технологічні властивості казеїну, альбуміну і глобуліну

Одним із найцінніших компонентів молока є білки, які містять у достатній кількості всі незамінні амінокислоти для людського організму. Крім того, в природі повноцінного замінника молочного білка немає. Тому, на думку гігієністів з харчування, молоко може замінити будь-який харчовий продукт, проте ні один продукт не замінить молока.

Дослідження ферментативної дії на казеїн і його фракції протеїназ, проведені в Інституті харчування Академії медичних наук України, дало змогу відкрити одну з унікальних властивостей білків молока – їх легку асиміляцію.

Відомо, що всі глобулярні білки, крім казеїну, в нативному стані погано гідролізуються протеїн азами і що дія їх значно збільшується тільки під час денатурації. Ці білки в нативному стані максимально атакуються протеїн азами.

Властивості казеїнів дали змогу сформулювати гіпотезу про них як про виключно харчові білки. З харчової точки зору заслуговує на увагу амінокислотна композиція казеїну, в якому високий вміст проліну, валіну й аргініну.

Білки – високомолекулярні комплексні органічні сполуки, які складаються з вуглецю, водню, кисню, азоту, сірки, інколи з фосфору. Всі ці елементи входять у структурні частинки білка – амінокислоти, які зв’язані між собою пептидним зв’язком. Хімічний склад компонентів білка молока подана в табл. 2, а амінокислотний склад білків та їх формули.

У молоці виявлено близько 20 амінокислот. У процесі перетравлювання їжі білки під дією ферментів розщеплюються на амінокислоти, які кров’ю переносяться до тканин, де відбувається їх перебудова на білки, м’язи, шкіру та органи тіла. Організм людини може синтезувати дванадцять амінокислот, проте його потреба ще у восьми інших амінокислотах задовольняється за рахунок харчових продуктів. Порівняння вмісту незамінних амінокислот у білках молока з потребою організму людини в цих речовинах свідчить про те, що ці потреби повністю задовольняються за рахунок білків молока. Так, вживання 0, 3 л молока забезпечує добову потребу людини в основних незамінних амінокислотах. Амінокислотний склад білків подано в табл. 3. Збільшення використання в їжу людини молочних білків за останні роки відбувається за рахунок підвищеного вживання молока, кисломолочних напоїв, сиру, кислотного сиру; виробництва вершків і сметани із зниженим вмістом жиру і збагачених білками; виробництва продуктів на основі білків сироватки, казеїн атів. Білкових речовин у молоці в середньому міститься 3, 3% (від 2 до 4, 5%). Високий вміст білків відмічається в молоці корів джерсейської (до 4, 5%) і червоної горбатівської (3, 6%) порід. Відносно мало їх у молоці корів чорнорябої (3, 3%) і червоної степової (3, 2%) порід. Якщо раціон корів за загальною поживністю і перетравним протеїном неповноцінний, кількість білка в молоці може зменшитися до 2%.

До основних білків молока належать казеїн, альбумін і глобулін. Казеїн легко відділяється під час коагуляції слабкими кислотами або сичужним ферментом, внаслідок чого у розчині залишаються альбумін і глобулін. Оскільки вони не коагулюють з сичужним ферментом, їх називають білками сироватки.

Альбумін добре розчиняється у напівнасиченому розчині сульфату амонію, а глобулін у ньому не розчиняється. При нагріванні до 90^ОС білки сироватки денатурують і при підкисленні до рН=4, 6 разом з казеїном випадають в осад. Харчова цінність білків сироватки вища на 20-30% порівняно з казеїном. Це пов’язано з тим, що білки сироватки вміщують, як правило