Федеральное государственное общеобразовательное учреждение высшего                      профессионального образования

   « Калининградский Государственный  Технический  Университет»

     ФГОУ ВПО «КГТУ» 
 
 

   Кафедра химии 
 
 
 
 
 

   Курсовая  работа по биохимии: 

   «Липаза. Строение. Функции». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                        Руководитель:

                                                        д.б.н., профессор

                                                        Сергеева Н.Т. 

                                                        Работу выполнила:

                                                        студентка группы 09 – ТП

                                                        Горбацевич М.А. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Калининград

   2011

Содержание:

     Введение 

     Молоко  — один из важнейших продуктов питания человека. Особенно оно полезно для детей, беременных, кормящих женщин и людей пожилого возраста. Академик И. П. Павлов говорил: «...Между сортами человеческой еды в исключительном положении находится молоко... пища, приготовленная самой природой, отличающаяся легкой удобоваримостью и питательностью, по сравнению с другими видами пищи...».[6] Естественное предназначение молока — вскармливание детёнышей, которые ещё не способны переваривать другую пищу. По мнению диетологов, физиологов молоко и молочные продукты имеют огромное значение для людей, так как они являются источником белков, углеводов, липидов, витаминов, ферментов и минеральных веществ.[10]  В настоящее время молоко входит в состав многих продуктов, используемых человеком, а его производство стало крупной отраслью промышленности.

     Всемирное ежегодное производство молока - приблизительно 524 миллиона тонн. На долю козьего молока приходится около 1,6% от общего количества. [4] Козье молоко и молочные продукты из него играют важную роль в питании населения развивающихся стран. Высок интерес к нему и в некоторых развитых странах, где имеется тенденция к потреблению здоровой пищи. Исследования показали, что козье молоко выгодно отличается по составу от коровьего молока; белки, лактоза и липиды легче усвояемы, к тому же, козье молоко успешно применяется как для профилактики, так и для лечения некоторых болезней.[15]

     Однако  при промышленном производстве молока применяются различные режимы термической  обработки для предохранения  продуктов от порчи и повышения стойкости при хранении, при этом в биохимическом составе молока происходят изменения, которые были рассмотрены в данной курсовой работе.

   Цель  работы: Изучить строение и биохимические функции липазы козьего молока.

   Задачи:

   1) Изучить биохимический состав козьего молока;

   2) Изучить строение липазы;

   3) Изучить класс гидролаз, подкласс эстераз;

   4) Изучить специфичность липазы;

   5) Изучить влияние высоких температур  и желчи на активность липазы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Литературный обзор

1.1. биохимическая ценность молока

     Химический  состав молока животных очень сложный. В молоке содержатся аминокислоты, белки, углеводы, липиды, фосфатиды, стероиды, витамины, ферменты, соли, газы, вода, кальций. С технологической и экономической  точки зрения молоко можно разделить на воду и сухое вещество, в которое входит молочный жир и сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО).

     Наибольший  удельный вес в молоке занимает вода (85 – 89 %), которая неоднородна по физико-химическим свойствам, и роль ее неодинакова. Большая часть воды молока (83,5 – 84%) находится в свободном состоянии, т.е в виде раствора различных органических и неорганических веществ (сахара, солей и пр.). Меньшая часть воды (3 – 3,5 %) находится в связанном состоянии за счет молекулярных сил около поверхности коллоидных частиц (белков, фосфолипидов, полисахаридов). Особая форма связанной воды – химически связанная вода. Это вода кристаллогидратов, или кристаллизационная. В молоке такая вода связана с кристаллами молочного сахара С₁₂Н₂₂О₁₁ ∙ Н₂О.

     В сухой остаток молока входят все химические составные части (липиды, белки, молочный сахар, минеральные вещества и др.), которые остаются в молоке после удаления из него влаги. 

     Таблица 1 - Содержание основных компонентов в козьем молоке, %

     Из  таблицы 1 видно, что литр козьего  молока может удовлетворить суточную потребность взрослого человека в воде на 45%, в белках на 35%, в углеводах на 10% и в минеральных веществах - на 36%. 

     Таблица 2 - Химический состав молока различных млекопитающих, %

     Из  таблицы 2 видно, что наибольшее содержание белка и липидов в антилопьем и овечьем молоке, минимальное содержание белка и липидов в кобыльем молоке и молоке ослиц. Наибольшим содержанием минеральных веществ отличается овечье и козье. Химический состав и свойства козьего молока в целом близки к составу и свойствам коровьего молока. Однако в козьем молоке содержание белка больше на 9%, липидов - на 12% и минеральных веществ – на 18%, чем в коровьем молоке.  
 
 
 
 
 
 
 

1. Белковый  состав молока

     Белки молока более полноценны, чем белки  мяса и рыбы, и быстрее перевариваются.

     Козье молоко относится к группе казеиновых, также как и коровье, однако в  козьем содержится малое количество α-1s-казеина, который является основным источником аллергических реакций на коровье молоко, поэтому оно показано людям, страдающим аллергией на коровье молоко. Высокое содержание β-казеина приближает козье молоко к женскому грудному молоку. Большая часть белков козьего молока из-за повышенного содержания в них альбуминов расщепляется на составные части – свертывается в мелкие хлопья, а не всасывается в не переваренном виде, поэтому оно легче усваивается организмом, не вызывая расстройств пищеварительной системы [10]. Молочный белок является важным защитным фактором, так как он в силу своей алефотерной природы связывает пары кислот и щелочей, а также нейтрализует ядовитые тяжелые металлы (следы) и другие вредные для здоровья вещества. Белки молочной сыворотки (лактальбумин, лактоглобулин и иммуноглобулин) имеют наивысшую скорость расщепления среди цельных белков. Степень усвоения белков молока составляет 96—98%. [13]. 

     Таблица 3 - Фракционный состав белков различных видов молока, %

     Из  таблицы 3 видно, что козье молоко, как и коровье относятся к  казеиновым, так как в белковом составе данных продуктов содержится более 50% казеина. Соотношение казеина  к общему белку в козьем молоке – 75%, в коровьем – 85%, а в женском – 33%. Большую часть всего казеина козьего молока (76%) составляет β-казеин, также как и в женском молоке, где он составляет 65% от общего числа казеинов, коровье молоко содержит только 32% β-казеина.

     Содержание χ-казена в козьем молоке практически соответствует содержанию его в женском молоке, а также в козьем молоке, как и в женском отсутствует γ-казеин, в отличие от коровьего, где содержание γ-казеина соответствует 5% от всего количества казеина.

     Электрофоретический анализ в полиакриламидном геле также подтвердил различие фракционного состава белков, в частности, большая часть сывороточных белков козьего молока относится к α-лактальбумину, а коровьего – к β-лактоглобулину. [15] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.1.2. Аминокислотный состав молока 

     Исследование  аминокислотного состава выделенных фракций козьего молока позволили  установить специфичность белковых оболочек жировых шариков. Характерной  особенностью этих белков является высокое содержание лейцина, глютаминовой и аспарагиновой аминокислот, необходимых для повышения степени высвобождения энкефалинов, уменьшающих боль и способствующих заживлению кожи.[16]

     Аминокислотный  состав сырого козьего молока приведен в таблице 4. 

     Таблица 4 - Содержание незаменимых аминокислот в козьем молоке, мг/100г

     Из  таблицы 4 видно, что в козьем молоке присутствуют все незаменимые аминокислоты, необходимые для нормального функционирования организма человека. Это значит, что белки козьего молока относятся к белкам первой категории. При этом литр козьего молока может удовлетворить суточную потребность взрослого человека в незаменимых аминокислотах на 48%. Также из таблицы видно, что лимитирующими аминокислотами козьего молока являются метионин и цистин, т.к. их суммарный скор минимален (77%). Однако в целом аминокислотный состав белка козьего молока близок к аминокислотному составу наиболее сбалансированного идеального белка (эталону). Потенциальная биологическая ценность белка козьего молока равна 80,3%.

     Недостаток  в пище даже одной незаменимой  аминокислоты приводит к нарушению  роста и общей дистрофии. Недостаточное  поступление какой-либо аминокислоты проявляется также в виде заболеваний со специфическими признаками. Так, например, недостаток триптофана приводит к нарушению функций сердца и помутнению хрусталика, вследствие чего развивается катаракта. Снижение уровня метионина в организме приводит к поражению поджелудочной железы, жировой инфильтрации печени. Недостаток лизина сопровождается изменением процессов торможения в центральной нервной системе.

     Следует подчеркнуть, что недостаточное  поступление с пищей одной  из незаменимых аминокислот ведет  к неполному усвоению других аминокислот. 
Аминокислотный состав сывороточных белков наиболее близок к аминокислотному составу мышечной ткани человека, а по содержанию незаменимых аминокислот и аминокислот с разветвленной цепью: валина, лейцина и изолейцина, они превосходят все остальные белки животного и растительного происхождения. Кроме того, примерно 14% белков молочной сыворотки находится в виде продуктов гидролиза (аминокислот, ди-, три- и полипептидов), которые являются инициаторами пищеварения и участвуют в синтезе большинства жизненно важных ферментов и гормонов. Также белки молочной сыворотки заметно снижают уровень холестерина в крови. 
 
 
 
 
 

1.1.3. липидный состав  молока

     В молоке присутствуют различные группы липидов, в том числе жирные кислоты, нейтральные липиды, фосфолипиды, сфинголипиды, стероиды, простагландины.

     Основными липидами молока являются триацилглицерины. Содержание нейтральных липидов  в молоке может колебаться в пределах 2,8…4,5%. При этом содержание моно- и  диацилглицеринов составляет около 1,2 – 2% [8]. Основными фосфолипидами молока являются фосфотидилхолин и фосфотидилэтаноламин, содержание которых составляет более 60% всех фосфолипидов. При этом основная их часть входит в состав оболочки жировых шариков (60…70%). Основным стеарином молока является холестерин, который также входит в состав жировых шариков.

     Жировые шарики в козьем молоке в 10 pаз мельче, чем в коровьем (0.001 мм), и поэтому  лучше усваиваются организмом. При  жирности 4-4,4%, козье молоко усваивается  практически на 100%. 

     Таблица 5 - Содержание липидов в козьем молоке, %

     Таким образом, 95% липидов козьего молока составляют триацилглцериды. Из таблицы  видно, что 1 литр козьего молока может восполнить 42% суточной потребности человека в липидах, 8% - в фосфолипидах, и 15% – в холестерине.

     По  температуре плавления различают  две фракции козьего молока, отличающиеся по жирнокислотному составу. Первая имеет температуру плавления 26,2°С, вторая – 13,7°С.

     Таблица 6 - Содержание жирных кислот в липидах козьего молока, г

     биохимический ценность козье молоко

     Из  таблицы 6 видно, что 66% всех жирных кислот в козьем молоке составляют насыщенные, 28% - мононенасыщенные и 5,7% - полиненасыщенные жирные кислоты. При этом 100г козьего молока может обеспечить организм 22% от суточной потребности в насыщенных жирных кислотах, на 7,6% - в мононенасыщенных и на 5,6% - в полиненасыщенных жирных кислотах.

     А также 100г козьего молока может  обеспечить организм 3,5% суточной нормы линолевой и 5,3% линоленовой кислот. Эти жирные кислоты повышают устойчивость организма к инфекционным заболеваниям и нормализуют холестериновый обмен, т.е. обладают противоатеросклеротическим действием. Причем линолевая и линоленовая кислоты являются незаменимыми, т.к. не синтезируются в организме млекопитающих и должны поступать в организм вместе с растительной пищей.

     В козьем молоке содержится 67% ненасыщенных жирных кислот, в коровьем - 61%. Эти  кислоты обладают уникальной метаболической способностью препятствовать отложению холестерина в тканях организма человека. [8]

     Содержание  жира в козьем молоке зависит от многих причин, например, от сезона года.

     В умеренном климате в конце  лета в козьем молоке зарегистрированы самые низкие показатели жира и белка  и самые высокие показатели активной кислотности.

     В зависимости от сезона, содержание жира в молоке может меняться на 2%, а содержание белка на 1%.  

     Таблица 7 - Содержание липидов и белка в козьем молоке в зависимости от сезона, %

     Из  таблицы 7 видно, что содержание белка  и липидов в молоке сильно зависит  от сезона. Осенью козье молоко содержит до 0,8% больше белка и до 2,1% больше липидов, по сравнению с летним периодом.

     Наряду  с сезонной зависимостью, на содержание жира и белка влияют и сроки  лактации.

     Рождение  козлят и начало лактации приходятся, как правило, на начало весны. Низкий уровень жира и белка в козьем молоке в конце лета совпадает  с низким уровнем, который обычно всегда наблюдается на четвертом месяце лактации [4].

     При уменьшении удоев происходит изменение  содержания белка в молоке, в то время как содержание жира остается почти без изменений. В конце  лактации, с уменьшением объема молока, увеличивается и содержание белка.

     Кроме того, содержание белка и липидов  в молоке зависит и от породы коз. 

     Таблица 8 - Содержание жира и белка в молоке различных молочных пород коз, %

Из таблицы 8 видно, что молоко коз нубийской  породы содержит на 12,5% больше липидов  и на 13,5% больше белка, чем в молоке других пород. Молоко коз альпийской, зааненской и тоггенбургской пород, которые наиболее распространены на территории РФ, обладает средними показателями жирности и содержания белка в молоке. 
 
 
 
 
 
 
 

1.1.4. углеводный состав  молока

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

Таблица 9 - Содержание углеводов в коровьем молоке, % [5]

    Из  таблицы 9 видно, что наибольшую часть углеводов в молоке составляет лактоза (5%), что намного превышает содержание глюкозы (0,023%) и галактозы (0,019%).

    Лактоза выполняет главным образом энергетическую функцию - на нее приходится около 30 % энергетической ценности молока. Кроме того, один из компонентов лактозы - глюкоза - является источником синтеза резервного углевода организма новорожденного - гликогена, а другой компонент - галактоза - необходим для образования ганглиозидов мозга. Лактоза обусловливает наряду с другими компонентами пищевую ценность молока. В виде готового продукта ее используют в пищевой промышленности, а также при производстве антибиотиков.[5] 
 
 
 
 

1.1.5. витаминный состав молока

     В настоящее время количественно  определено около 23 витаминов молока.  

     Таблица 10 - Содержание витаминов в козьем и коровьем молоке, мг %