Липаза коровьего молока: строение, функции

Ланостерин является предшественником холестерина и других стеринов. Эргостерин содержит кольцевую систему, как у 7-дегидрохолестерина, но имеет дополнительную двойную связь в боковой цепи. β-Ситостерин отличается от холестерина дополнительной этильной группой в боковой цепи.

Исследования американских ученых показали, что прием молочных продуктов может снизить биосинтез холестерина в печени взрослого человека и уменьшить его уровень в сыворотке крови. Авторы предполагают, что ингибитором процесса биосинтеза холестерина из ацетата является оротовая кислота, содержащаяся в большом количестве в коровьем молоке.

Т е р п е н ы. В молоке обнаружены терпеновые углеводороды, построенные из изопреновых единиц. Так, желтая окраска молочного жира обусловлена наличием в нем группы веществ, называемых каротиноидами, относящимся к тетратерпеновым углеводородам. Это каротины (α, β, ᵞ) и спирты — ксантофиллы. Содержание каротинов в молоке колеблется от 0,05 до 0,90 мг/кг, зависит в первую очередь от кормовых рационов, а также от физиологического состояния животных и времени года. Летом в молоке их содержится 0,3-0,9 мг/кг, зимой — 0,05-0,20 мг/кг. В 1 кг молочного жира содержится около 5 мг каротинов (ксантофиллы обнаружены в виде следов).

 

Сезонные колебания цвета  молока и сливочного масла связаны  с изменением содержания каротинов  в корме животных. Поэтому сливки при выработке масла (бутербродного  и др.) подкрашивают путем внесения раствора (3-каротина (из расчета 0,08-0,10% к массе сливок).

Пастеризация молока и  сливок незначительно разрушает  каротин (на 10-13%), однако вносимый в сливки (β-каротин разрушается более интенсивно (на 25%). Сгущение и сушка молока снижают содержание каротина на 20%. Вместе с тем хранение молока и особенно масла при доступе кислорода или под действием света вызывает более значительные потери каротина.

В жире молока обнаружены следы  тритерпенового углеводорода — сквалена (название происходит от акулы Sgualus, в печени которой он накапливается), являющегося главным промежуточным продуктом в биосинтезе холестерина:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1.4 Углеводы

Лактоза.

В молоке содержатся моносахариды (глюкоза, галактоза и др.) и их производные, дисахарид — лактоза (молочный сахар), трисахариды и более  сложные олигосахариды. Основным углеводом  молока является лактоза, моносахариды присутствуют в нем в меньшем количестве, трисахариды и более сложные олигосахариды — в виде следов.

Содержание лактозы в  коровьем молоке довольно постоянно  и составляет 4,4-4,7%. Повышенное количество лактозы (выше 6%) имеет женское молоко. Содержание лактозы зависит от индивидуальных особенностей и физиологического состояния животных. Так, снижение концентрации лактозы наблюдается в молозиве и в молоке при заболевании коров маститом.

В молоке лактоза находится  в свободном состоянии, очень  небольшая часть ее связана с другими углеводами и белками [2].

Физические  и химические свойства лактозы.

Кристаллическая лактоза практически нерастворима в абсолютном этаноле, серном эфире и других органических растворителях. По сравнению с сахарозой она в 5...6 раз менее сладкая и хуже растворима в воде — в 100 см³ воды при 25°С растворяется 21,6 г и 139 г — при 89°С. Растворимость (β-лактозы выше, чем α-лактозы.

Из пересыщенных растворов  лактоза кристаллизуется. При температуре ниже 93°С она выделяется с одной молекулой кристаллизационной воды в α-гидратной форме, при температуре выше 93°С — в безводной β-форме. Получаемый из молочной сыворотки молочный сахар представляет собой α-гидратную форму лактозы. Кристаллизация лактозы при выработке сгущенного молока с сахаром — очень важная технологическая операция, обусловливающая качество молочных консервов.

Температура плавления α-гидратной формы равна 202°С, плотность — 1545,3 кг/м³. При нагревании кристаллов α-гидратной формы до 130°С происходит потеря кристаллизационной воды и образование безводной α-лактозы. При нагревании до температуры выше 160°С кристаллы лактозы вследствие карамелизации окрашиваются в коричневый цвет.

Свободный полуацетальный гидроксил  в глюкозном остатке лактозы обусловливает реакции, характерные для восстанавливающих сахаров. Например, лактоза легко окисляется слабыми окислителями (жидкость Фелинга, иод и др.) с образованием лактобионовой или β-D-галактопиранозил-D-глюконовой кислоты. Это свойство лактозы используют для количественного определения ее в молоке (методы Бертрана и иодометрический):

 

При восстановлении лактозы  образуется сахарный спирт лактит (лактитол):

 

Лактитол, в отличие от лактозы, хорошо растворяется в воде, по сладости приближается к глюкозе, имеет чистый, освежающий вкус, хорошие  адсорбционные и эмульгирующие  свойства. Его рекомендуют для производства мороженого для диабетиков. Мороженое с лактитолом имеет кремообразную консистенцию, хорошо взбивается и в нем отсутствует порок «песчанистость».

При нагревании водных растворов  лактозы до температуры 100°С и выше (в щелочной среде до более низкой температуры) происходит трансформация  глюкозы во фруктозу (перегруппировка  Амадори) и образуется лактулоза, представляющая собой β-D-галактопиранозил-β-D-фруктофуранозу:

Кристаллическая лактулоза  хорошо растворяется в воде (не кристаллизуется  даже в концентрированных растворах), в 1,6-2 раза более сладкая чем лактоза. Кроме лактулозы образуется небольшое количество эпилактозы, или маннолактозы, являющейся β-D-галактопиранозил-D-маннозой.

Лактулозу считают наиболее активным бифидогенным фактором. Это  свойство лактулозы было открыто  в 1957 г. австрийским врачом-педиатром Петуэли. Выяснено, что она не переваривается в верхнем отделе желудочно-кишечного тракта, проходит в толстый кишечник, где стимулирует развитие бифидобактерий, которые превращают данный изомер лактозы в молочную, уксусную и другие органические кислоты, подавляющие рост посторонней кишечной микрофлоры.

Вначале лактулозу использовали только в производстве продуктов детского питания — в виде ее смеси с лактозой, называемой лактолактулозой. С 1998 г. началось промышленное производство российской пищевой лактулозы «Лактусан». В настоящее время лактулозу широко применяют не только для выработки продуктов детского и диетического питания, но и в медицине — при лечении различных кишечных заболеваний, цирроза печени, диабета и др.

Лактоза под действием  растворов сильных щелочей и  кислот подвергается гидролизу. Сначала  в результате разрыва гликозидной  связи образуются моносахариды (D-галактоза и D-глюкоза). Затем моносахариды превращаются в щелочной среде в изосахариновые кислоты, в кислой — в оксиметилфурфурол. При нагревании щелочных растворов сахаров образуется более сложная смесь, содержащая молочную кислоту, глицеральдегид, диоксиацетон, метилглиоксаль и др. Нагревание гексоз с растворами кислот вызывает превращение образующегося вначале оксиметилфурфурола в левулиновую и муравьиную кислоты.

Ферментативный гидролиз и глубокий распад (брожение) лактозы происходят в молоке и сыворотке под воздействием ферментов дрожжей, молочнокислых и других бактерий. При брожении лактоза распадается на разнообразные соединения: кислоты, спирты, эфиры, газы и пр. В зависимости от образующихся продуктов различают молочнокислое, спиртовое, пропионовокислое, маслянокислое и другие виды брожения [3].

Другие углеводы молока.

В молоке обнаружены в свободном  состоянии гексозы — глюкоза и галактоза в количестве около 0,02% каждая. После тепловой высокотемпературной обработки в нем появляется изомер галактозы — тагатоза. Часть моносахаридов связана с белками молока. Производные моносахаридов — фосфорные эфиры и аминопроизводные — содержатся в молоке в свободном и связанном состояниях. Фосфорные эфиры моносахаридов играют большую роль в обмене веществ и являются важными промежуточными соединениями в синтезе лактозы и других углеводов молока. В молоке обнаружены глюкозо-1-фосфат, глюкозо-6-фосфат, галактозо-1-фосфат, фруктозо-1,6-дифосфат и другие моно- и дифосфаты сахаров.

Таблица 1.4. Содержание углеводов в коровьем молоке, г% [8]

Углевод	Содержание в молоке	Суточная потребность  взрослого человека, г		% от суточной потребности
		На 1 кг массы	На 50 кг массы	1%
Лактоза	5	около 9	около 450
Глюкоза	0,023
Галактоза	0,019

 

Из таблицы 1.4 видно, что  молоко особенно богато лактозой, которая  несет главным образом энергетическую функцию.

Аминопроизводные моносахаридов  представлены аминосахарами — глюкозамином, галактозамином и нейраминовой кислотой (обычно в виде ацильных производных). Они, как правило, входят в состав углеводной части гликопротеидов молока — K-казеина, иммуноглобулинов, лактоферрина, белков оболочек жировых шариков и др. Выяснено, что перечисленные гликопротеиды содержат олигосахаридные фрагменты (три-, тетрасахариды и др.), присоединенные к белку N- или О-гликозидной связью (к остаткам аргинина, аспарагина или серина и треонина). Углеводная группировка может содержать гексозы: глюкозу (Гл), галактозу (Гал), маннозу (Ман), фукозу (Фук), а также аминосахара — N-ацетилглюкозамин (N-Ац-Гл), N-ацетилгалактозамин (N-Ац-Гал) и N-ацетилнейраминовую или сиаловую кислоту (N-AHK). Сиаловая кислота обычно занимает концевое положение, обусловливая гидрофильные свойства и высокий отрицательный заряд гликопротеидов.

Формулы некоторых малоизвестных  моносахаридов и их производных приведены ниже:

 

 

Характерным примером гликопротеидов является K-казеин, содержащий от одного до трех углеводных цепей в виде три- и тетрасахаридов, присоединенных, по-видимому, к остаткам треонина полипептидной цепи.

 

Кроме того, из коровьего  и женского молока выделены свободные олигосахариды, содержащие 3...6 и более остатков моносахаридов и их производных (главным образом N-Ац-Гл) и обладающие свойствами стимулировать рост бифидобактерий (коровье молоко содержит следы их), например:

Большой практический интерес  представляют полисахариды, образующиеся из моносахаридов молока молочнокислыми бактериями заквасок в процессе сквашивания кефира, йогурта, сметаны и других кисломолочных продуктов. Это так называемые экзополисахариды (ЭПС), состав которых разнообразен. К ним относятся гомополисахариды (декстраны, состоящие из остатков глюкозы) и гетерополисахариды, содержащие остатки галактозы и глюкозы с примесью маннозы и других моносахаридов и их производных. ЭПС (часто в виде комплексов с белками молока) обладают повышенной вязкостью и влагоудерживающей способностью, то есть положительно влияют на консистенцию кисломолочных продуктов.

 

 

 

 

1.1.5 Минеральные вещества

Минеральные вещества поступают  в организм животного и переходят  в молоко главным образом из кормов и минеральных добавок. Поэтому  их количество в молоке находится  в прямой зависимости от рационов кормления, окружающей среды (состава  почвы, воды и т.д.), времени года, а также породы животного и  его физиологических особенностей.

Для характеристики общего содержания минеральных веществ  в пищевых продуктах было введено  понятие «зола». Это весь зольный остаток, получаемый после сжигания и сухого озоления определенной навески (продукта) молока. Количество золы в молоке составляет 0,6-0,8%. Зола — продукт искусственный и не может дать точного представления о солевой системе молока. Входящие в состав золы элементы имеют как неорганическое, так и органическое происхождение, и соотношения между ними за счет потерь летучих соединений могут несколько отличаться от соотношения в исходном продукте.

Исследование минерального состава золы молока с применением полярографии, ионометрии, атомно-абсорбционной спектроскопии и других современных методов показало наличие в ней более 50 элементов: Са, Р, Mg, Na, К, Cl, S, Fe, Сu, Mn, Zn, Al, Si, I, Br, Mo, Cd, Pb, Co, F, Cr, Ba, Hg, Sr, Li, Cs, Se, Ni, As, Ag, Ti, V и др. Из них около 30 определены количественно. Они подразделяются на макро- и микроэлементы. Среднее содержание основных минеральных веществ дано на рисунке 1.

Макроэлементы.

Основными минеральными веществами молока являются кальций, магний, калий, натрий а также фосфор, хлор и сера.

В таблице 1.5 представлено содержание в молоке макроэлементов и суточная потребность организма.

Таблица  1.5. Содержание макроэлементов в коровьем молоке, мг%, [2]

Макроэлемент	Содержание	Суточная потребность  взрослого человека, мг		% от суточной потребности
		На 1 кг массы тела	На 50 кг массы тела
Кальций	120	12,3	615	15
Фосфор	90	12,3	615	11,3
Калий	130	57,7	2885	3,5
Натрий	50	33,8	1690	2,3
Магний	14	5,4	270	4,0
Хлор	100	52,3	2615	3,0