Липаза коровьего молока: строение, функции

Аминокислотный  состав белков.

Белки молока содержат почти  все аминокислоты, обычно встречающиеся  в белках. Аминокислоты белков относятся к α-аминокислотам L-формы и имеют общую формулу:

        _αН

R—С—СООН

     NH₂

 

Таблица 1.1Аминокислотный состав белков молока, потребности взрослого человека в аминокислотах [9], мг

Аминокислоты	Содержание	Потребности взрослого человека, мг		% от суточной потребности
		На 1 кг	На 50 кг
Незаменимые аминокислоты:	1385	443	22150	6,3
Фенилаланин	175	57	2850	6,1
Треонин	153	43	2150	7,1
Валин	191	57	2850	6,7
Лейцин	283	86	4300	6,6
Изолейцин	189	58	4060	4,7
Метионин	83	57	2850	2,9
Лизин	261	71	3550	7,4
Триптофан	50	14	700	7,1
Заменимые аминокислоты:	1759	729	36450	4,8
Аргинин	122	86	4300	2,8
Аланин	98	43	2150	4,6
Пролин	278	71	3550	7,8
Цистеин	26	43	2150	1,2
Аспаргиновая кислота	219	85	4250	5,2
Тирозин	184	57	2850	6,5
Серин	186	43	2150	8,7
Глицин	47	43	2150	2,3
Гистидин	90	28	1400	6,4
Глутаминовая кислота	509	229	11450	4,4

 

Из таблицы 1.1 видно, что в коровьем молоке присутствуют все незаменимые аминокислоты, необходимые для нормального функционирования организма человека. Из незаменимых аминокислот больше всего в молоке лизина (20% незаменимых аминокислот) и лейцина(18,8%). Также из таблицы видно, что для удовлетворения суточной потребности в незаменимых аминокислотах тебуется выпить 2 литра молока, а для удовлетворения суточной потребности в заменимых аминокислотах – 2,4 литра коровьего молока.

Казеин.

Основным белком молока является казеин. Количество казеина в коровьем молоке колеблется от 2,1 до 2,8%. Элементарный состав нефракционированного казеина (в %) следующий: углерод — 53,1; водород — 7,1; кислород — 22,8; азот — 15,4, сера — 0,82; фосфор — 0,8.

На практике под казеином понимают смесь фосфопротеидов, осаждаемых из обезжиренного молока при подкислении  до рН 4,6...4,7. Основная часть казеина (около 95%) в молоке содержится в виде казеиновых мицелл и лишь незначительная часть (около 5%) — в виде мономеров, полимеров фракций казеина и субмицелл, имеющих размер менее 20...40 нм. Последнюю форму казеина называют растворимым казеином, его количество зависит от температуры и продолжительности хранения молока.

Очищенный казеин, выделенный из молока с помощью уксусной кислоты, представляет собой аморфный порошок  белого цвета, без запаха и вкуса, практически нерастворимый в воде, растворимый в слабых растворах щелочей, солей щелочных и щелочноземельных металлов и минеральных кислот. Он может быть разделен на фракции, различающиеся по составу и свойствам.

Казеин принадлежит к  фосфопротеидам — в своем составе  содержит фосфорную кислоту (органический фосфор), присоединенную моноэфирной связью к остаткам серина:

Своими полярными группами и пептидными группировками главных цепей казеин связывает значительное количество воды — около 3,7 г на 1 г белка. Гидрофильные свойства казеина зависят от структуры, величины заряда молекул, рН среды, концентрации в ней солей, а также других факторов.

Способность казеина связывать  воду имеет большое практическое значение. От гидрофильных свойств казеина зависит устойчивость мицелл белка в сыром, пастеризованном и стерилизованном молоке.

Казеин подобно всем белкам обладает амфотерными свойствами — способен проявлять как кислые, так и щелочные свойства:

В молоке казеин имеет явно выраженные кислые свойства. Его свободные  карбоксильные группы дикарбоновых аминокислот и гидроксильные  группы фосфорной кислоты легко  взаимодействуют с ионами солей  щелочных и щелочноземельных металлов (Na⁺ ,К⁺, Ca²⁺, Mg²⁺), образуя казеинаты. При иодировании тирозина, входящего в состав белка, образуется иодказеин, который сейчас стали широко применять в молочной и хлебопекарной промышленности для ликвидации йодной недостаточности населения.

Свободные аминогруппы казеина  могут взаимодействовать с альдегидами, например, с формальдегидом:

Эта реакция лежит в  основе определения содержания белков в молоке методом формального титрования.

 

1.1.3 Липиды

С помощью современных  физико-химических методов из молока выделены и идентифицированы следующие  липидные компоненты, указанные на рисунке 2 [3].

Рисунок 2. Классификация  липидов молока .

Главным компонентом липидов  молока являются ацилглицерины (глицериды), составляющие по массе более 98%. Содержание сопутствующих липидам веществ — фосфолипидов, гликолипидов, стеринов, витаминов, пигментов, определяющих их цвет, запах и вкус (находящихся главным образом в составе липопротеидных оболочек шариков жира) в них невелико — обычно менее 2%.

Адилглицерины молочного  жира выполняют энергетическую функцию, а также обусловливают определенный вкус и консистенцию молочных продуктов; фосфолипиды помимо известной физиологической роли выполняют структурную и защитную функции, стабилизируя жировую эмульсию и усиливая стойкость жира к окислению и гидролизу. Кроме того, липидная фракция молока является источником биологически ценных полиненасыщенных жирных кислот, жирорастворимых витаминов, провитаминов и других важных для растущего организма соединений. Их присутствие повышает пищевую ценность молочного жира.

 

Молочный  жир.

Содержание жира в молоке (молочного жира) колеблется от 3,1 до 4,3%. По химическому строению молочный жир не отличается от других природных  жиров. Он представляет собой смесь  триацилглицеринов (триглицеридов), построенных по следующему типу:

 

В 1,3-положенияхтриацилглицеринов  молочного жира преобладают стеариновая, олеиновая и низкомолекулярные кислоты (масляная, капроновая и др.), в 2-положении — пальмитиновая, миристиновая, лауриновая, пальмитолеиновая, линолевая.

Наряду с триацилглицеринам  и (составляющими около 97-98%) жир молока содержит небольшое количество продуктов неполного синтеза или гидролиза липидов — ди- и моноацилглицеринов и свободных жирных кислот (СЖК). Содержание диглицеридов составляет 0,35%, но при ферментативном гидролизе жира может достигать 1-1,6% и выше; моноглицериды содержатся в виде следов (около 0,025%) и несколько повышаются до 0,2% и более при липолизе молока. Количество свободных жирных кислот в свежем жире составляет сотые доли грамма (0,02-0,06 г) на 100 г жира, но также увеличивается при хранении молока.

Состав жирных кислот.

В триацилглицеринах молочного  жира обнаружено почти 400 жирных кислот с числом атомов углерода от С₄ до С₂₆: насыщенные с четным и нечетным числом атомов углерода, моно- и полиненасыщенные (цис- и трансизомеры), изо-, антеизо- и многократно разветвленные насыщенные кислоты, гидрокси- и кетокислоты. Однако лишь 10-12 кислот с четным числом атомов углерода (С_4:0-С_18:0, С_18:1 и др.) встречаются в количестве более 1-5% каждая; их называют главными. Остальные кислоты (С_10:1, С_12:1, C_18:3., и др.), найденные в количествах менее 1% и в виде следов, относят к минорным. Содержание и характеристика главных и некоторых минорных кислот жира молока (по данным отечественных и зарубежных авторов) приведены в таблице 1.2.

Кроме кислот, приведенных  в таблице 1.2, в жире молока обнаружены следующие кислоты:

• насыщенные с нечетным числом атомов углерода С₅-С₂₃, в сумме составляющие около 2% общего содержания кислот. К ним относятся нонановая, или пеларгоновая (С₉), гендекановая, или ундециловая (С₁₁), тридекановая, или тридециловая (С₁₃), пентадекановая, или пентадециловая (С₁₅), гептадекановая, или маргариновая (С₁₇), и др. Каждая из них содержится в количестве менее 0,3%, за исключением С₁₅ и С₁₇, содержание которых составляет соответственно 0,8-1,5% и 0,7-1%;
• насыщенные высокомолекулярные с общим содержанием около 0,2%: докозановая, или бегеновая (С₂₂), тетракозановая, или лигноцериновая (С₂₄), и гексакозановая, или церотиновая (С₂₆);
• насыщенные с разветвленной цепью атомов углерода, в сумме составляющие около 1%: изо-С₁₃, антеизо-С₁₅ и др.;
• насыщенные высокомолекулярные кислоты с одной двойной связью – 9-эйкозеновая, или гадолеиновая (С_20:1), в количестве 0,1%, 13-декозеновая, или эруковая (С_22:1) в количестве 0,01-0,05%, а также кислоты С_23:1-С_25:1;
• полиненасыщенные кислоты с 2-6 двойными конъюгированными и неконъюгированными связями (С_20:2, С_20:3, С_18:4, С_22:4, С_20:5, С_22:5, С_22:6), которые содержатся в коровьем молоке в незначительном количестве;
• наряду с названными в таблице 2 трансизомерами олеиновой кислоты (вакценовой и элаидиновой), следы трансизомеров других моно- и диеновых кислот;
• гидрокси- и кетокислоты от С₁₀ до С₁₆.

Как видно из таблицы 1.2, состав жирных кислот молочного жира непостоянен и содержание отдельных жирных кислот в нем может меняться. Он зависит от условий его получения: рационов кормления, стадии лактации, сезона, географической зоны, породы животных и т.д.

В составе триглицеридов  жира преобладают насыщенные кислоты, их общее содержание колеблется от 58 до 77% (среднее составляет 65%), достигая максимума зимой и минимума летом. Содержание ненасыщенных кислот в среднем  равно 35% (при колебании летом 34-47%, зимой – 25-39%). Отношение количества ненасыщенных кислот к насыщенным составляет 0,4-0,7.

Среди насыщенных кислот преобладают  пальмитиновая, миристиновая и стеариновая, среди ненасыщенных – олеиновая.

Глицеридный состав молочного жира.

Как известно, свойства жиров определяются составом и характером распределения жирных кислот в молекулах триацилглицеринов (триглицеридов).

Молочный жир состоит  из нескольких тысяч триацилглицеринов. Триацилглицерины главным образом смешанные — двух- и трехкислотные. Поэтому жир имеет относительно низкую температуру плавления и однородную консистенцию. Жирные кислоты, входящие в состав триацилглицеринов, влияют на физические свойства жира. Так, преобладание в триацилглицеринах насыщенных жирных кислот С₁₆-С₁₈ повышает температуру плавления жира, а ненасыщенных и низкомолекулярных насыщенных кислот С₄-С₈ понижает ее. Состав жирных кислот в триацилглицеринах регулируется в процессе синтеза молочного жира специальными ферментными системами.

В зависимости от характера  содержащихся жирных кислот различают три насыщенные (S₃), динасыщенно — мононенасыщенные (S₂U), мононасыщенно — диненасыщенные (SU₂) и триненасыщенные (U₃) триацилглицерины. В молочном жире преобладают S, и S₂U триацилглицерины — их количество превышает 85% (29,5-47,8% и 38,2-46,9%, соответственно). Содержание же SU₂ и U₃ триацилглицеринов в нем незначительно и составляет 8,2-21,6% и 0,3-4,0%.

 

Таблица1.2 Жирнокислотный состав молочного жира, суточная потребность взрослого человека в жирных кислотах, мг[5]

Жирные кислоты	Содержание, мг	Суточная потребность  взрослого человека, мг		% от суточной потребности
		На 1 кг массы	На 50 кг
Насыщенные:	2,1	0,46	23	9,1
Масляная	0,12
Капроновая	0,07
Каприловая	0,04
Лауриновая	0,2
Миристиновая	0,51
Пальмитиновая	0,75
Стеариновая	0,38
Арахиновая	0,03
Мононенасыщенные:	1,73	0,15	7,7	22,5
Пальмитолеиновая  (16:1ω7)	0,95	0,05	2,3	41,3
Олеиновая  (18:1ω9)	0,78	0,11	5,4	14,4
Полиненасыщенные:	0,205	0,15	7,7	2,7
Линолевая  (18:2ω6)	0,085	0,07	3,4	2,5
Линоленовая  (18:3ω3)	0,03	0,02	1,2	2,5
Арахидоновая  (20:4ω6)	0,09	0,06	3,2	2,8