Липаза коровьего молока: строение, функции

 

Рибофлавин содержится в  молоке в свободном состоянии  и входит в состав коферментов (ФМН и ФАД) окислительно-восстановительных флавиновых ферментов молока. Его количество в молоке значительно и колеблется от 1 до 2,8 мг/кг. В молозиве его содержится в 3-4 раза больше, чем в молоке. Витамин переходит в молоко из корма и синтезируется микрофлорой рубца животных. Около половины потребности человека в витамине В₂ удовлетворяется за счет молока и молочных продуктов (сыры, творог, йогурт, кефир и др.).

Реакция витамина в составе  кофермента ФМН и ФАД [6]:

Пантотеновая  кислота (витамин В₃).

Пантотеновая кислота  содержится в зеленых растениях, а также синтезируется дрожжами и микрофлорой желудочно-кишечного тракта животных. Биохимическая роль пантотеновой кислоты заключается в том, что она входит в состав кофермента А, играющего важную роль в синтезе жирных кислот, липидов, холестерина, лимонной кислоты и т.д. В клетках молочной железы она также принимает участие в биосинтезе составных частей молока. Для дрожжей, молочнокислых и пропионовокислых бактерий пантотеновая кислота выполняет функцию фактора роста. Молоко содержит 2...3,8 мг/кг пантотеновой кислоты.

 

Ниацин (витамин  В₅, РР, никотиновая кислота).

Никотиновая кислота и  ее амид встречаются в природных  продуктах, в том числе в молоке, в свободном состоянии и в составе коферментов НАД и НАДФ дегидрогеназ:

Реакция витамина в составе  кофермента НАД(Ф) [6]:

Молоко характеризуется  сравнительно малым количеством  никотиновой кислоты и ее амида (0,7-2,4 мг/кг), однако его белки богаты триптофаном, который в организме животного и человека метаболизируется до никотиновой кислоты.

Пиридоксин (витамин В₆).

В тканях животных и в  молочных продуктах витамин В₆ в основном находится в виде пиридоксина, пиридоксаля, пиридоксамина и их фосфорных эфиров:

Фосфоропроизводное пиридоксаля  — пиридоксальфосфат — является коферментом многих ферментов, в том числе трансфераз, катализирующих пераминирование аминокислот в клетках молочной железы. Содержание пиридоксина и его производных в молоке составляет 0,1-1,7 мг/кг. Осенью концентрация витамина в молоке выше, чем зимой и летом.

Фолиевая  кислота (витамин В₉, фолацин).

Фолиевая кислота широко распространена в растительных кормах. Кроме того, у животных она синтезируется  микрофлорой кишечника. Фолацин  находится в организме как  в свободном, так и в связанном  состоянии, выполняя вместе с витамином  В₁₂ роль кофермента в реакциях метилирования.

 

В молоке содержание фолиевой кислоты колеблется от 0,004 до 2,6 мг/кг (ее количество повышено в твороге  и сырах за счет биосинтеза микрофлорой заквасок). Фолиевая кислота и входящая в ее состав парааминобензойная кислота являются факторами роста для многих микроорганизмов. Поэтому недостаток ее и других факторов роста — ниацина, пантотеновой кислоты и биотина — в молоке весной может быть причиной замедленного развития молочнокислых бактерий заквасок.

Цианкобаламин (витамин В ₁₂).

Витамин В₁₂ синтезируется микроорганизмами рубца и кишечника животных и поступаете кормами животного происхождения (рыбная и мясокостная мука, сыворотка и др.). У жвачных он принимает участие в метаболизме пропионовой кислоты, синтезе нуклеиновых кислот, метионина, холина и т.д. В молоке витамин В₁₂ и фолиевая кислота связаны с защитным белком. Количество витамина в молоке составляет 2,2...5,9 мкг/кг, но его содержание повышено в сырах и твороге. Следовательно, молоко и молочные продукты являются существенным источником цианкобаламина для человека, покрывая от 20 до 75% его суточной потребности.

Аскорбиновая  кислота (витамин С).

 Аскорбиновая кислота  активно участвует в окислительно-восстановительных  процессах, происходящих в организме  животных (и молоке). Она легко окисляется в дегидроаскорбиновую кислоту (которая может быть гидролизована с образованием дикетогулоновой кислоты):

Витамин С синтезируется  в организме животных из глюкозы по схеме D-глюкоза — D-глюкуроновая кислота — L-гулоновая кислота — L-аскорбиновая кислота. Он также синтезируется микрофлорой рубца. Количество витамина С в молоке колеблется от 6 до 20 мг/кг. Оно зависит от индивидуальных особенностей животных, обычно повышается осенью и зимой, а понижается летом.

В свежем молоке содержится 67-78% восстановленной формы аскорбиновой кислоты (АК), количество дегидроаскорбиновой кислоты (ДАК) составляет 22...33%. Образующаяся при окислении ДАК обладает свойствами витамина, продукты дальнейшего ее окисления этими свойствами не обладают. Окисление аскорбиновой кислоты в молоке катализируется аскорбатоксидазой, ускоряется в присутствии металлов (железа, меди), света, воздуха, а также при нагревании.

При выпуске витаминизированного  молока и кисломолочных напитков следует использовать при розливе бутылки из темного стекла, полимерную или бумажную тару.

Биотин (витамин  Н).

В животном организме биотин принимает участие в реакцияхтранскарбоксилирования, например, в образовании щавелевоуксусной кислоты из пировиноградной, малонил- КоА из ацетил-КоА и т.д. Он также необходим для развития дрожжей и молочнокислых бактерий. Формула биотина следующая:

В молоке содержится 0,02-0,05 мг/кг биотина.

К группе водорастворимых  витаминов можно отнести разнообразные химические вещества, обладающие витаминными свойствами. Это оротовая кислота (витамин В₁₃) и карнитин, который относится к небелковым азотистым соединениям; пангамовая кислота (витамин В₁₅), обладающая липотропным действием; холин, участвующий в синтезе метионина и некоторых фосфолипидов; парааминобензойная кислота, являющаяся фактором роста микроорганизмов и некоторые другие соединения [3].

 

 

1.1.6.3 Гормоны

В молоко из крови переходят  эндогенные гормоны (гормоны, выделяемые эндокринными железами животного) и  экзогенные гормоны (гормональные препараты, применяемые для стимулирования молочной продуктивности, развития животных, усвоения кормов и т.д.). О содержании гормонов в молоке известно пока сравнительно мало. По химическому строению некоторые из них являются пептидами и белками, большая группа имеет стероидную структуру, другие представляют собой производные аминокислот и жирных кислот [3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Липаза

1.2.1 Общие сведения о липазе

Липазы относится к  подклассу эстераз, катализирует гидролиз триацилглицеринов молочного жира, обладает позиционной специфичностью — катализируют отщепление жирных кислот преимущественно в 1-м и 3-м положениях (с образованием 1,2- и 2,3-диацилглицеринов или моноацилглицеринов):

Количество нативной липазы и липопротеидлипазы в нормальном молоке незначительно (0,5 мг% и 0,2-0,3 мг% соответственно). Ферменты связаны главным образом с казеином и иммуноглобулинами (плазменная липаза), и лишь небольшая их часть адсорбирована оболочками шариков жира (мембранная липаза).

В результате охлаждения, перекачивания, гомогенизации молока происходит перераспределение  липазы с белков на оболочку шарика жира. При этом наступает гидролиз жира, выделяются низкомолекулярные жирные кислоты (масляная, капроновая, каприловая и др.) и молоко прогоркает. Гидролиз жира под действием липазы (липолиз) характерен для стародойного и маститного молока [3].

Молекулярная масса фермента до конца не выяснена, по-видимому, она состоят из субъединиц, имеющих молекулярную массуот 7000 до 66000 . Оптимальный рН для липазы составляет 6-10, оптимальная температура — 30-37°С. Активаторами липазы являются ионы кальция и натрия. В качестве ингибиторов выступают соли тяжелых металлов, фосфолипиды, компонент 3 бывшей фракции протеозопептонов.

Нативные липазы довольно термолабильны — инактивируются при температуре 74 и 80°С. Для сравнения  — бактериальные липазы более  термостабильны. Они разрушаются  при 85-90°С.

Липазы, выделяемые посторонней  микрофлорой молока и молочных продуктов — бактериями родов Pseudomonas, Achromobacter, Alcaligenes, Micrococcus, плесневыми грибами родов Penicillium, Rhizopus, Aspergillus, отличаются высокой активностью, имеют оптимум рН 8-9, не обладают позиционной специфичностью. Они могут вызвать прогорклый вкус молока, масла и других продуктов.

Липолитические ферменты заквасочных культур (молочнокислых  и пропионовокислых бактерий) принимают  участие в формировании органолептических  показателей молочных продуктов  — твердых сыров и пр. Их максимальная активность наблюдается при рН 6,3, минимальная — при рН 5. Среди молочнокислых бактерий особенно активны термофильные палочки и стрептококк — Lbm. helveticum, Lbm. lactis, Str. thermophilus (M. С. Уманский [10]). Пропионовокислые бактерии (P. schermanii и др.) обладают более высокой липазной активностью по сравнению с молочнокислыми бактериями. Особенно высокой липазной активностью отличаются плесени рода Penicillium (Pen. album, Pen. candidum, Pen. roqueforti и др.) и дрожжи родов Candida, Torulopsis и др.

В некоторых сырах (рокфор, Русский камамбер) липазы микроскопических грибов обеспечивают образование специфического вкуса и аромата в результате выделения летучих жирных кислот при расщеплении жира.

Предполагается, что липаза имеется в молоке всех млекопитающих, но ни одна липаза не была изучена так основательно, как липаза коровьего молока. Липолитическая активность обнаружена также и в женском молоке. Чандан и др. определили, что активность липазы, выраженная в микромолях жирных кислот, образующихся за 1 мин в 100 мл молока, составляет: в женском молоке—13, в коровьем молоке — 132, в молоке козы — 39, овцы — 9 и свиньи — 141 [2].

 

1.2.2 Гидролиз липидов

Гидролиз молочного жира - процесс расщепления триацилглицеринов  молочного жира на глицерин и жирные кислоты, вызываемый главным образом  действием липаз, протекает следующим  образом:

 

Гидролиз триацилглицеринов  ускоряется под действием высоких  температур, влажности, а также света. Продуктами ферментативного расщепления жиров являются ди-, моноацилглицерины и свободные жирные кислоты, преимущественно масляная, капроновая, каприловая, каприновая и лауриновая.

Ферментативный гидролиз молочного жира (липолиз) в сыром молоке является нежелательным процессом, так как образующиеся масляная и другие низкомолекулярные жирные кислоты могут вызывать различные пороки вкуса молока и молочных продуктов. Липолиз в процессе длительного хранения сырого молока при низких температурах протекает под действием нативных липаз и липолитических ферментов, выделяемых главным образом психротрофными бактериями. Степень гидролиза жира зависит от многих факторов: содержания свободного жира, активности нативных липаз, интенсивности механической обработки молока, обсемененности липолитической микрофлорой, продолжительности хранения и т.д.

Активно расщепляют молочный жир многие виды микрококков (Micr. albidus, Micr. aurens, Micr. albocereus и др.), спорообразующие и бесспоровые палочки (Вас. cereus, Serratia marcescens, Ps. fragii Ps. fluorescens, Achromobacter и др.), дрожжи (Sacch. ribis, Sacch. lactis, Candida macedoniensis, Torulopsis Candida и др.) и плесневые грибы родов Penicillium, Aspergillus, Mucor, Cladosporium, Geotrichum и др. (Pen. chrysogenum, Asp. glaucus, Mucor mucedo, Geotrichum lactis и др.).

Активация процесса липолиза с одновременным повышением концентрации свободных жирных кислот (СЖК) приводит к ухудшению вкуса и запаха не только молока, но и большинства молочных продуктов, особенно масла. Образование СЖК сопровождается увеличением кислотности жира, поэтому при выработке и хранении масла целесообразно создавать условия, позволяющие замедлить гидролиз жира.

Мерами предупреждения гидролитического прогоркания масла являются: исключение использования молока, подвергнутого  липолизу, снижение обсемененности масла  психротрофными бактериями и плесневыми грибами, соблюдение режимов пастеризации сырья, снижение продолжительности созревания сливок, тонкое диспергирование влаги в продукте и др.

Однако при выработке  многих сыров, вследствие накопления СЖК, в том числе летучих жирных кислот (муравьиной, уксусной, пропионовой, изомасляной, масляной, изовалериановой, капроновой и каприловой кислот), органолептические свойства продукта улучшаются, поэтому необходимо усиливать липолитическое расщепление молочного жира.

Основными источниками липолитических ферментов при выработке сыров  являются микроорганизмы заквасок (при  хранении продуктов усиливается  деятельность посторонней липолитической микрофлоры).

Липолитическая активность заквасочных культур изучена  значительно хуже, чем липолитическая активность посторонней микрофлоры. Наиболее изучены молочнокислые и пропионовокислые бактерии и некоторые виды плесневых грибов. Особенно высокой липолитической активностью обладают многие штаммы плесневых грибов, например Penicillium roqueforti и Rhizopus nigricans, обусловливающие острый перечный вкус мягких сыров.

Молочнокислые и пропионовокислые бактерии имеют различную липолитическую активность.

Высокая и средняя липолитическая активность отмечена у Lbm. helveticum, Lbm. lactis, Lac. cremoris, Lac. diacetylactis, низкая — у Lac. lactis и Str. thermophilus. Пропионовокислые бактерии имеют более выраженную липазную активность. Наибольшей активностью обладает подвид P. schermanii, наименьшей — P. freudenreichii.

Во всех сырах происходит ферментативный гидролиз молочного  жира. Основным источником липаз являются, наряду с микрофлорой заквасок, поверхность сыра и молокосвертывающие препараты (сычужный фермент, препараты микробного синтеза — «Фромаза», «Супарен» и др.). Степень распада жира в твердых и мягких сырах неодинакова. В мягких сырах гидролиз жира протекает более интенсивно, в твердых (за исключением швейцарского и советского сыров) — значительно слабее. Во всех сырах обнаружены СЖК — масляная, капроновая, каприловая, каприновая, валериановая и др. В твердых сырах их содержание незначительно. Многие из них обусловливают характерные острые вкус и запах мягких сыров.