Липаза коровьего молока: строение, функции

Из таблицы 1.2 видно, что коровье молоко содержит как насыщенные, так и ненасыщенные жирные кислоты.  Из насыщенных преобладают пальмитиновая 18,7%,  миристиновая 12,7 % и стеариновая -  9,5%. А среди ненасыщенных – олеиновая 19,4%, линоленовая 0,74% и арахидоновая 2,24%, которые не синтезируются в организме и должны поступать в организм с пищей.

 

Физические  и химические свойства молочного  жира.

Физико-химические свойства жиров и отдельных фракций  триацилглицеринов определяются свойствами и количественным соотношением входящих в их состав жирных кислот. Для их характеристики служат так называемые константы, или химические и физические числа жиров. Определение чисел помогает не только контролировать качество молочного жира и в какой-то степени его натуральность, но и регулировать технологические режимы выработки масла сливочного.

К важнейшим химическим числам относятся число омыления, иодное число, число Рейхерта-Мейссля, Поленске, кислотное, перекисное и др., к физическим — температура плавления и  отвердевания (застывания), показатель преломления и пр. Химические и физические числа молочного жира и для сравнения числа основных животных жиров и растительных масел приведены в таблице 3. Знание чисел других жиров необходимо для выявления возможной фальсификации молочного жира. Кроме того, в настоящее время наметилась тенденция к производству молочных продуктов с добавлением растительного масла и других жиров немолочного происхождения.

Число омыления выражается количеством миллиграммов гидроксида калия, необходимым для омыления триацилглицеринов и нейтрализации свободных жирных кислот, входящих в состав 1 г жира. Оно характеризует молекулярную массу жирных кислот, входящих в состав жира: чем больше в нем содержится низкомолекулярных кислот, тем оно выше.

Жир коровьего молока отличается от жиров животных и растительных масел высоким числом омыления (и Рейхерта-Мейссля) вследствие высокого содержания низкомолекулярных кислот.

Пальмоядровое и кокосовое  масла, которым могут фальсифицировать сливочное масло, имеют также высокие числа омыления, но числа Рейхерта-Мейссля у них значительно ниже (см. таблицу 1.3).

Йодное число показывает содержание ненасыщенных жирных кислот в жире. Оно выражается в граммах иода, присоединяющегося к 100 г жира. Йодное число молочного жира зависит от кормовых рационов, стадии лактации, времени года, породы животного и т.д. Оно повышается летом и понижается зимой, но несколько ниже чисел большинства других жиров и масел (за исключением кокосового и пальмоядрового масел).

Число Рейхерта-Мейссля характеризует содержание в 5 г жира летучих, растворимых в воде низкомолекулярных жирных кислот (масляной и капроновой). Следовательно, оно находится в прямой зависимости от числа омыления (разница между ними равна в среднем 200, см. таблицу 1.3). Число Рейхерта-Мейссля молочного жира повышается к середине периода лактации и понижается в октябре-ноябре.

Таблица 1.3 Физико-химические свойства молочного жира и некоторых  жиров животного и растительного  происхождения [2]

Жир и масло	Число омыления	Иодное число	Число Рейхерта-Мейселя	Число Поленске	Температура, оС		Показатель преломления
					плавления	застывания
Молочный жир	220-234	28-45	20-34	1,9-5,0	28-33	18-23	1,453-1,456*
Животный жир:
говяжий	190-200	32-47	0,25-0,50	0,3-1,0	42,52	30,38	1,454-1,459*
бараний	192-198	31-46	0,1-1,2	0,1-0,9	44-56	33-45	1,450-1,452**
свиной (лярд)	193-203	46-66	0,3-0,9	0,4-0,6	36-46	22-32	1,458-1,461*
Маргарин***	195-200	46-47	1,1	0,3-1,0	27-32	20-22	-
Рыбий жир***	171-193	135-182	0,4-0,7	-	-	0-10	-
Растительное масло:
подсолнечное	186-194	119-136	< 0,6	0,5-0,8	-	-15/-19	1,474-1,478
хлопковое	189-199	101-116	0,2-1,0	0,2-0,7	-	-2,5/-6	1,472-1,476
кукурузное	187-193	111-133	0,3-2,5	< 0,5	-	-10/-20	1,471-1,474
оливковое	185-200	72-89	0,2-1,0	-	-	0/-6	1,466-1,471
соевое	186-195	120-140	0,5-0,8	0,8-1,1	-	-15/-18	1,474-1,478
рапсовое	171-180	95-106	< 0,8	< 0,5	-	0/-10	1,472-1,476
кокосовое	251-264	8-12	6-9	16,8-18,2	28	23-26	1,448-1,450*
пальмовое	196-210	48-58	0,1-1,5	0,2-1,0	37-39	27-30	1,453-1,459*
пальмоядровое	240-257	12-20	4-7	9-11	25-30	19-24	1,449-1,452*
масло какао	192-203	32-42	0,3-1,0	0,5-1,0	28-36	22-27	1,453-1,458*
Примечания: * - при 40оС; ** - при 60оС; для жидких растительных масел – при 20оС; *** - данные Зайковского [10]

 

Как видно из таблицы 1.3, молочный жир в отличие от других жиров имеет высокое число Рейхерта-Мейссля, поэтому по его величине можно приблизительно судить о составе молочных продуктов с комбинированной жировой фазой. Для точного контроля натуральности молочного жира необходимо применять газожидкостную хроматографию. Так, установление фальсификации молочного жира соевым и хлопковым маслами основано на определении массовой доли линолевой кислоты, кокосовым и пальмоядровым — на определении лауриновой кислоты, высокоэруковым рапсовым маслом и рыбьим жиром — на определении эруковой кислоты, а также на контроле соотношения отдельных жирных кислот, например С_18:1:С_12:1, С_18:1:С_16:0 др.

Число Поленске характеризует наличие в 5 г жира низкомолекулярных летучих нерастворимых в воде жирных кислот (каприловой, каприновой и частично лауриновой). Для животных жиров и растительных масел оно несколько ниже, за исключением кокосового и пальмоядрового масла (см. таблицу1.3).

Температурой  плавления жира считают температуру, при которой он переходит в жидкое состояние (и становится совершенно прозрачным). На температуру плавления жира влияют состав и распределение жирных кислот в молекулах триацилглицеринов. Триацилглицерины с ненасыщенными и низкомолекулярными насыщенными кислотами имеют более низкую температуру плавления, чем триацилглицерины с насыщенными высокомолекулярными кислотами. Кроме того, температура плавления триглицеридов, содержащих остатки трансизомеров ненасыщенных кислот выше, чем у триглицеридов, содержащих остатки цисизомеров.

Молочный жир является смесью триацилглицеринов с различными температурами плавления, поэтому его переход в жидкое состояние происходит постепенно, то есть он не имеет резко выраженной температуры плавления.

Температура отвердевания (застывания) — это температура, при которой жир приобретает твердую консистенцию. Она несколько ниже температуры плавления, что обусловлено перераспределением в процессе охлаждения устойчивых легкоплавких полиморфных кристаллических форм триацилглицеринов жира в более стабильные высокоплавкие формы.

Показатель преломления характеризует способность жира преломлять луч света, проходящий через него. Чем больше в составе жира ненасыщенных и высокомолекулярных жирных кислот, тем выше его показатель преломления. Показатель преломления можно пересчитать в так называемое число рефракции. Для жира коровьего молока оно равно 40-45, для говяжьего жира — 45-50, свиного жира — 49-52. Более низкое число рефракции жира молока объясняется высоким числом Рейхерта-Мейссля и низким йодным числом.

Фосфолипиды и гликолипиды.

В состав омыляемой липидной фракции молока наряду с простыми липидами (ацилглицеринами и продуктами их распада) входят разнообразные фосфолипиды, гликолипиды и воски. Стерины, жирорастворимые витамины, терпены являются неомыляемыми липидами.

К фосфолипидам относятся глицерофосфолипиды и сфингофосфолипиды.

Глицерофолипидами являются: фосфатидилхолин, или лецитин (отгреч. lekithos — желток), фосфатидилэтаноламин, или кефалин (от лат. cеphalus — голова), фосфатидилсерин, фосфатидилинозит и некоторые другие. К сфингофосфолипидам относится сфингомиелин.

Гликолипиды молока представлены главным образом цереброзидами (отлат. cerebrum — мозг). Другие представители гликолипидов — ганглиозиды (от греч. ganglion — бугорок) содержатся в очень малых количествах, однако выполняют важную роль, подавляя продуцирование энтеротоксинов бактериями Vibrio cholerae и Е. coli.

Большая часть цереброзидов, как и фосфолипидов, содержится в  оболочках жировых шариков, поэтому  при экстракции выделяются вместе с  ними.

Содержание фосфолипидов и цереброзидов в молоке составляет 0,02-0,06%, из них на долю лецитина приходится 33,8%, кефалина — 36,3%, сфингомиелина — 20,8%, фосфатидилсерина — 39%, фосфатидилинозита и цереброзидов — по 6%. Их количество в молочном жире составляет около 0,5-1,0%.

Как известно, фосфолипиды  являются производными фосфатидных  кислот:

где R, R'— радикалы жирных кислот, которые в положении 1 представлены насыщенными жирными кислотами (главным образом С_16:0 и C_18:0, на долю которых приходится около 40%), в положении 2 — ненасыщенными кислотами (С_18:1, C_18:2, C_18:3, С_20:4 и другими, составляющими около 60%, четвертая часть которых представлена полиненасыщенными соединениями); А — азотистое основание, которое в лецитине представлено холином, в кефалине — этаноламином, в фосфатидилсерине — серином, а в фосфатидил инозите — спиртом инозитолом.

Сфингофосфолипид сфингомиелин содержит вместо глицерина ненасыщенный аминоспирт сфингозин, а также высокомолекулярную жирную кислоту (C_18:0, С_22:0, С_24:0 и др.) и фосфорилхолин:

 

где R, R' – углеодородные  радикалы.

Цереброзиды, как и сфингомиелин, содержат спирт сфингозин и высокомолекулярную жирную кислоту, но в них отсутствует  фосфор и имеется сахар – галактоза:

 

 

Фосфолипиды обладают эмульгирующей  способностью, так как их молекулы построены из двух частей: полярной (несущей электрические заряды «головки») и неполярной (двух углеводородных цепей — «хвостов»). На поверхности раздела жир—плазма они образуют мономолекулярный слой: неполярная часть ориентируется к жиру, полярная — к плазме (рисунок 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3. Структурная формула  фосфолипидов

 

В отличие от триглицеридов, которые при температуре тела животного представляют собой жидкость, фосфолипиды находятся в полужидком (близком к твердому) состоянии, что  предопределяет их участие в построении биологических мембран. Фосфолипиды  молока играют важную роль в формировании оболочек шариков жира, а также  являются источником высокомолекулярных жирных кислот.

Вследствие большого содержания ацилов полиненасыщенных жирных кислот фосфолипиды относительно легко  окисляются кислородом воздуха, особенно при наличии меди и железа. Образующиеся в результате окисления жирных кислот карбонильные и другие соединения могут быть причиной появления в молочных продуктах посторонних привкусов (металлического и др.). Вместе с тем фосфолипиды обладают свойствами антиокислителей.

Технологическая обработка  молока вызывает перераспределение фосфолипидов между фазами. Так, при гомогенизации и пастеризации молока 5-15% фосфолипидов оболочек шариков жира переходит в водную фазу. При сепарировании 65-70% фосфолипидов молока переходит в сливки (45% из них — в водную часть), при сбивании 55-70% фосфолипидов сливок остается в пахте, остальные переходят в масло. При производстве сыра основная масса фосфолипидов переходит в сырную массу. Содержание фосфолипидов в молочных продуктах (в%) следующие: сливки – 0,149-0,180; обезжиренное молоко – 0,018-0,030; масло сливочное – 0,38; пахта – 0,15-0,21; сыры – 0,42-1,13.

Стерины и  другие липиды.

Неомыляемые липиды (главным образом стерины, а также жирорастворимые витамины и терпены) принадлежат к веществами, сопутствующим жиру молока. Они в основном растворены в жире, частично входят в состав оболочек шариков жира и лишь незначительная часть их находится в плазме молока (в виде комплексов с белками). Их общее содержание в жире молока колеблется от 0,3 до 0,55%.

С т е р и н ы (или стеролы). Содержание стеринов (от лат. steros — твердый) в молоке составляет 0,01-0,02%. В жире молока их количество достигает 0,2-0,5%. Масло сливочное содержит 0,17-0,19% стеринов, сыр - 0,28-1,55%.

Стерины молока представлены в основном холестерином (холестеролом), но в небольших количествах и в виде следов могут встречаться другие стерины животного и растительного происхождения (7-дегидрохолестерин, ланостерин, эргостерин, (β-ситостерин и др.). Холестерин находится главным образом в свободном состоянии, небольшая часть (около 15% всего количества) — в виде эфиров жирных кислот.