Липаза коровьего молока: строение, функции

Лизоцим выделен из коровьего  молока в чистом виде, он имеет несколько  типов, изучены их физико-химические, иммунохимические свойства и аминокислотный состав. Лизоцим является основным белком (с молекулярной массой около 15 000 и оптимумом действия при  рН 7,9), стабилен в кислой среде, выдерживает  нагревание молока до высоких температур.

П р о т е а з  ы (протеиназы) (Н.Ф.3.4). В молоке содержатся разнообразные нативные и микробные  протеазы. Кроме того, для свертывания  белков в молоко вносят протеазы животного  происхождения. Все они относятся главным образом к двум подподклассам: щелочные (сериновые) протеазы (Н.Ф.3.4.21) и кислые (карбоксильные) протеазы (Н.Ф.3.4.23). Они отличаются строением каталитического центра, оптимумом рН и субстратной специфичностью. Протеазы катализируют гидролиз пептидных связей в молекулах белков (казеина) молока:

 

Н а т и в н ы  е   и   м и к р о  б н ы е   п р о т  е а з ы   м о л о  к а.

К нативным протеазам относится  щелочная протеаза — плазмин (содержание второй щелочной протеазы — тромбина в молоке незначительно). Микрофлора молока вырабатывает щелочные и кислые протеазы.

Плазмин попадает в молоко из крови, содержится в низких концентрациях (около 0,3 мг/л), связан с казеиновыми мицеллами и лишь частично — с оболочками жировых шариков. Присутствует в молоке главным образом в виде профермента — плазминогена, количество которого в 6-8 раз выше содержания плазмина.

Молекулярная масса плазмина составляет 48 000, по-видимому, он может  находиться также в виде димера с  массой около 100 000. Фермент проявляет  свою активность при рН 6,5-9,0 и температуре 5-55°С.

Плазмин довольно термостабилен. Так, пастеризация молока при температуре 72°С в течение 15 с снижает активность фермента лишь на 10%, а полная инактивация  фермента наступает при нагревании молока до 80°С в течение 10-30 мин или после стерилизации при 142°С.

Ингибиторами фермента являются соединения типа ингибитора трипсина, соли тяжелых металлов и, возможно, β-лактоглобулин. Активаторами плазмина являются ионы кальция, 2%-й раствор  хлорида натрия и др.

Плазмин проявляет определенную субстратную специфичность по отношению  к фракциям казеина, расщепляя пептидные  связи, образованные карбоксильными группами лизина. Наиболее чувствительны к плазмину β- и α_S2; α_S1 - и К-казеин гидролизуются много медленнее; β-лактоглобулин и α-лактальбумин устойчивы к действию фермента.

Действие плазмина на β-казеин сводится к разрыву пептидных  связей Лиз (28)—Лиз (29), Лиз (105)-Гис (106), Лиз (107)-Глу (108) с образованием ᵞ₁-, ᵞ₂-, ᵞ₃- казеинов и фосфопептидов (см. рис. 2.3 на с. 66 и 2.13).

Необратимый распад β-казеина под действием плазмина (а также микробных протеаз) происходит при длительном низкотемпературном хранении сырого молока и сопровождается образованием горьких пептидов и других продуктов, придающих сырью посторонний вкус. Кроме того, снижается сыропригодность молока, а также выход сыра и других белковых продуктов, так как образующийся ᵞ-казеин не свертывается сычужным ферментом и «теряется» с сывороткой.

Микрофлора молока, особенно психротрофные бактерии (бактерии родов  Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes и др.), выделяют активные термостабильные протеазы, относящиеся к щелочным, кислым и другим видам протеолитических ферментов. Они действуют при рН 6,8-8,0, более активны по отношению к К- и β-казеину, чем к α_S1-казеину. Они могут ухудшить технологические свойства молока и вызвать различные пороки вкуса.

Молочнокислые бактерии заквасок продуцируют кислые протеазы, способные гидролизовать казеин, проявляя специфичность к β-казеину. Молочнокислые стрептококки обладают более низкой протеолитической активностью по сравнению с молочнокислыми палочками, особенно термофильными лактобактериями.

Протеазы животного происхождения  и их заменители. При производстве творога и сыров для свертывания белков молока применяют кислые протеазы — химозин и пепсин. Обе протеазы содержат в активном центре карбоксильные группы аспарагиновой кислоты, обладают молокосвертывающей, протеолитической и пептидазной активностью.

Химозин, или реннин содержится в сычуге телят, ягнят и козлят молочного возраста. Химозин образуется из предшественника — прохимозина. Его молекулярная масса составляет около 300 000, оптимум рН действия фермента равен 4 (фермент проявляет стабильность при рН 5,3-6,3). Химозин обладает высокой молокосвертывающей активностью и низкой протеолитической активностью.

Пепсин вырабатывается слизистой желудка взрослых животных (а также свиней и птиц) в виде пепсиногена, переходящего в активный фермент под действием НСl. Фермент получен в кристаллическом виде, его молекулярная масса равна 35000, он имеет оптимум рН действия ферментов 1-2,2 и стабилен при рН 3,0-4,5.

Для свертывания казеина  в сыроделии используют молокосвертывающий препарат, называемый сычужным ферментом (сычужным порошком), который содержит оба компонента сычугов крупного рогатого скота молочного возраста — химозин и пепсин.

Сычужный фермент имеет различное соотношение химозина и пепсина — чем ниже возраст теленка, тем выше содержание химозина в препарате. Отечественный сычужный порошок содержит 60-70% химозина и примесь 30-40% пепсина, имеет активность 100000 усл. ед., оптимальную активность при рН 6,2 и температуре 40°С. Из-за рубежа поступает сычужный порошок с содержанием химозина 75-100% и активностью 150000 усл. ед. и выше.

 

 

 

• Ферменты других классов.

Кроме оксидоредуктаз и гидролаз в молоке обнаружены ферменты других классов — трансферазы, лиазы, изомеразы. Они переходят в молоко из клеток молочной железы или вырабатываются микрофлорой молока.

К ним относятся нативные и бактериальные амино-, фосфо-, гликозил- и другие трансферазы — аланинамино- и аспартамаминотрансфераза, ацетаткиназа, гексокиназа, лактозосинтаза, роданеза и др. Они играют важную роль в обмене веществ в клетках молочной железы, а также принимают участие при выработке и созревании сыров и других молочных продуктов.

Различные лиазы (альдолаза, пируватдекарбоксилаза, декарбоксилазы аминокислот и др.) осуществляют расщепление фруктозодифосфата и пировиноградной кислоты при молочнокислом и спиртовом брожениях, а также декарбоксилирование валина, лизина и других аминокислот с образованием аминов — при созревании сыров.

Ферменты класса изомераз (триозофосфат-, глюкозофосфатизомераза и др.) участвуют в обмене веществ в клетках молочной железы и при брожении лактозы.

 

1.1.6.2 Витамины

Молоко содержит практически  все витамины, необходимые для  нормального развития новорожденного в первые недели его жизни (таблица 1.8).

Таблица 1.7 Витаминный состав молока и суточная потребность человека в витаминах [3]

Витамин	Содержание в молоке, мг%	Суточная потребность, мг		% от потребности
		На 1 кг массы	На 50 кг
Витамин А	0,03	1,3*10-2	0,6	5
Витамин D	0,05*10-3	3,6*10-5	1,8*10-3	2,8
Витамин E	0,09	1,3*10-1	6,5	1,4
Тиамин (витамин В1)	0,04	1,8*10-2	0,9	4,4
Рибофлавин (витамин В2)	0,15	2,1*10-2	1,1	13,6
Ниацин (витамин РР)	0,10	2,3*10-1	11,5	8,7
Витамин В6	0,05	2,4*10-2	1,2	4,2
Фолиевая кислота	5,0*10-3	2,9*10-3	1,4*10-1	3,6
Витамин В12	0,40*10-3	4,3*10-5	2,1*10-3	19,0
Аскорбиновая кислота (витамин  С)	1,5	1,0	50,0	3

 

Большинство витаминов (и  провитаминов) поступаете организм животного  с кормом и синтезируется микрофлорой  рубца. Содержание витаминов в сыром молоке зависит от кормовых рационов, времени года, физиологического состояния, породы и индивидуальных особенностей животного. При этом зависимость содержания витаминов от состава кормов характерна в большей степени для жирорастворимых витаминов, чем для водорастворимых. Последние могут синтезироваться микрофлорой рубца коровы. В настоящее время разработаны кормовые рационы для весенне-зимнего сезона, обеспечивающие достаточное количество жирорастворимых и водорастворимых витаминов в молоке. Однако содержание некоторых витаминов снижается при транспортировке, хранении и тепловой обработке молока.

 

Жирорастворимые витамины.

В молоке (главным образом  в составе оболочек жировых шариков) присутствуют жирорастворимые витамины A, D, Е, К, а также их провитамины. Их общей особенностью кроме растворения в жирах является полиизопреноидная структура, то есть построение их молекул из остатков изопрена [2].

Витамины  группы А.

Молоко содержит в основном витамин A₁ (ретинол):

Витамин А образуется в  слизистой кишечника животных из каротинов (α-, β-, ᵞ-форм) корма. При этом у коров часть каротинов всасывается в кишечнике без трансформирования в витамин А, обнаруживается в печени и затем в молоке. Наиболее высокой биологической активностью обладает β-каротин кормов, другие изомеры менее активны. Скорость превращения каротина в витамин А и его переход в молоко зависят от физиологического состояния животных и времени года.

Концентрация витамина А  в молоке колеблется от 0,04 до 1 мг/кг (содержание β-каротина составляет около 0,2 мг/кг). Она повышена в молозиве и в молоке первого месяца лактации и к концу лактации понижается. Наиболее богато витамином А (и β-каротином) молоко летом, когда животные поедают зеленый корм, содержащий много каротина. Масло, выработанное из молока летом, содержит в четыре раза больше витамина А, чем масло зимнего периода.

Основным поставщиком  витамина А и β-каротина для человека являются сливочное масло (100 г масла удовлетворяет 75% его суточной потребности), сливки, сметана и сыры.

В настоящее время по рекомендации Института питания РАМН с целью  витаминизации пищи в молочные продукты стали вносить водорастворимый  β-каротин (препарат циклокар) и поливитаминный премикс, содержащий жирорастворимые витамины — A, D₃, Е, а также водорастворимые витамины — С, В, и др.

Витамины  группы D (кальциферолы).

В молоке содержатся, по-видимому, все формы витамина D, но основным является витамин D₃ (холекальциферол):

 

Витамин D₃ является предшественником биологически активного 1,25-диоксихолекальциферола, который способствует всасыванию кальция и фосфора корма в тонком кишечнике и переходу кальция в кровь при растворении костной ткани. При недостатке витамина D₃ нарушается синтез кальций-связывающих белков в стенках кишечника, что приводит к снижению всасывания ионов кальция и отложения в костной ткани фосфата кальция, близкого к гидроксиалатиту Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂. В результате у молодняка развивается рахит, а у взрослых животных — остеомаляция (от греч. malakia — мягкость) с одновременным снижением количества кальция в молоке.

Молоко содержит сравнительно мало витамина D₃ (от 0,34 до 1,5 мкг/кг), летом его количество в 5-8 раз выше, чем зимой.

Эффективным средством, позволяющим  увеличить содержание витамина D в молоке, является облучение животных УФ-лучами и скармливание им препаратов этого витамина.

Поставщиком витамина D для человека служат сливочное масло и сыры (100 г продукта удовлетворяют 60 и 40% суточной потребности, соответственно).

Токоферолы (витамин Е).

Витамин Е представлен  в молоке группой токоферолов  α, β, σ и др. Главным компонентом фракции токоферолов является α-токоферол:

В молоке содержится незначительное количество витамина Е — от 0,2 до 1,9 мг/кг (летом оно выше; чем зимой). Основным источником витамина Едля человека являются растительные масла. Витамин Е является естественным антиоксидантом витамина А и липидов.

Витамин К (филлохиноны). Этот витамин синтезируется микрофлорой кишечника животного. В коровьем молоке содержится в незначительном количестве (30...40 мкг/кг).

Водорастворимые витамины.

К водорастворимым витаминам  молока относятся витамины группы В, аскорбиновая кислота и биотин.

Тиамин (витамин  В₁).

Витамин синтезируется микрофлорой в желудочно-кишечном тракте животных и поступает с кормом:

 

В молоке содержится свободный  тиамин (50-70% всего количества), а также фосфорилированный (в виде кофермента ТДФ) и связанный с белком. Количество тиамина в молоке в течение года почти постоянно, практически не зависит от состава кормов и составляет 0,1-0,8 мг/кг.

Рибофлавин (витамин В₂).

Рибофлавин обладает свойствами желто-зеленого пигмента и обусловливает окраску молочной сыворотки: