Спектрофотометричний метод визначення білка в молоці і молочних продуктах
ЗМІСТ
ВСТУП…………………………………………………………………
1.Склад та властивості
молока і молочних продуктів………
1.1 Хімічний склад та властивості молока….…………………..………….......4 - 6
1.2 Характеристика основних видів молочних
продуктів. Біологічна та поживна
цінність…………………………………………………….…
2. Білки молока та молочних продуктів……………………………..........
2.1 Будова, властивості
та функції білків……………………………..
2.2 Класифікація білків молока…………..……...……………………….…16 - 20
2.3 Склад і властивості казеїну…………………………………………...…20 - 23
2.4 Склад і властивості сироваткових білків…………………………….....23 - 24
3. Методи визначення білка в молоці та молочних продуктах……………...…25 - 33
3.1 Спектрофотометричний
метод дослідження……………….............
3.2 Методика проведення досліду визначення
білка в молоці та молочних
3.3 Визначення загальної кількості білка на аналізаторі молока АМ-2….30 - 31
3.4 Розрахунковий метод
ВИСНОВКИ ТА ПРОПОЗИЦІЇ……………………………………………….…
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ…………………………….……………...….35
ДОДАТКИ…………………………………………………………
1. СКЛАД ТА ВЛАСТИВОСТІ МОЛОКА І МОЛОЧНИХ ПРОДУКТІВ
- Хімічний склад та властивості молока
Молоко є біологічною рідиною складного хімічного складу, що виділяється молочною залозою самок ссавців. Воно служить повноцінною та незамінною їжею для новонароджених тварин, а також необхідним продуктом харчування для людини будь-якого віку. Молоко містить всі необхідні для життєдіяльності організму харчові речовини. Воно є сировиною для молокопереробної промисловості, однієї з найбільш важливих галузей харчової промисловості. Молоко використовують в кондитерській і хлібопекарській промисловостях, а також як джерело одержання окремих його компонентів, що використовуються в фармацевтичній, авіаційній та інших галузях промисловості.
Велике значення молока як повноцінного продукту харчування та промислової сировини призвело до збільшення попиту на нього. Тому виробництво молока - одна з найбільш важливих галузей сільського господарства. В багатьох країнах молоко складає значну частку в сільськогосподарському валовому продукті.
Із суспільним розвитком людства значення молока розширилося від харчування новонароджених до продукту харчування людей. Цінність молока пояснюється його універсальним складом, високою енергетичною цінністю, добре збалансованим співвідношенням компонентів і легкозасвоюваною їх формою.
В склад молока входить велика кількість різних речовин, тому його потрібно розглядати не як механічну суміш окремих частин, а як складну полідисперсну систему. Нормальне коров'яче молоко має однорідну консистенцію, жовтувато-білий або білий колір, солодкуватий смак, специфічний запах.
З молока можна виділити наступні частини: воду - 87,5%, суху речовину і гази - 12,5%. В суху речовину входять жир (3,8%), білок (3,3%), молочний цукор (лактоза 4,7%), макро - і мікроелементи, вітаміни, ферменти та інші. Воно багате різноманітними поживними речовинами (табл. 1.1).
Таблиця 1. 1
Хімічний склад молока
Вид |
Вода, % |
Білки, % |
Жири, % |
Лактоза, % |
Мінеральні | ||
всього |
у тому числі | ||||||
казеїн |
Альбумін і глобулін | ||||||
Коров'яче |
85-89 |
2,9-4,1 |
2,4-3,2 |
0,5-0,9 |
3,0-5,1 |
4,5-5,0 |
0,6-0,8 |
У молоці містяться майже всі жиро- і водорозчинні вітаміни. Більшість вітамінів надходить у молоко з кормів. Деякі жиророзчинні вітаміни (D, К) синтезуються в організмі тварини. У молоці виявлено понад 50 мінеральних елементів, найбільш важливими з них є кальцій і фосфор. Питне молоко: характеризується високими споживними властивостями, які визначаються його хімічним складом, засвоюваністю, енергетичною цінністю, органолептичними показниками, використанням. Вміст білків і цукрів у питному молоці такий як в свіжовидоєному. Кількість жирів в окремих видах питного молока нормується стандартами. Жири питного молока засвоюються краще, ніж свіжовидоєного. Це пояснюється їх дрібнодисперсним станом. Енергетична цінність молока невисока. Вона залежить, насамперед, від вмісту жиру і коливається від 30 до 80 ккал/100 г. Біологічна цінність питного молока визначається вмістом повноцінних білків, поліненасичених жирних кислот, фосфатидів, мінеральних речовин, вітамінів. Молоко забезпечує потребу організму людини у жиророзчинних вітамінах на 20—30%, у вітамінах B2 і B6—на 70%, у вітаміні В12 — майже на 100%. Всі речовини у молоці знаходяться в оптимальному співвідношенні. Молоко характеризується високими органолептичними властивостями: ніжним і приємним смаком, привабливим білим кольором з жовтуватим відтінком. Воно необхідне для функціонування багатьох органів людини, насамперед печінки. Використовують молоко в їжу безпосередньо, для приготування перших, других і третіх страв, у хлібопекарській, кондитерській та інших галузях харчової промисловості.
- Характеристика основних видів молочних продуктів. Біологічна та поживна цінність
Вершки : у питних вершках міститься від 8 до 35% жиру, 2,5—3% білків і 3,5—4% цукрів. Залежно від термічної обробки вершки виготовляють пастеризовані і стерилізовані. Вони бувають без наповнювачів і з наповнювачами. Пастеризовані вершки випускають з таким вмістом жиру: 8, 10, 20 і 35%. Пастеризацію вершків з вмістом жиру 8 і 10% проводять при температурі 80° С, а 20 і 35% - при 87° С. Стерилізовані вершки мають у своєму складі 10% жиру. Як наповнювачі використовують цукор, какао, каву та інші добавки. У рецептуру вершків з цукром входить 7% цукру, з какао — 7% цукру і 2,5% какао, з кавою — 10% цукру і 2% кави. Кисломолочні продукти: це продукти, які одержують з молока шляхом молочнокислого бродіння, інколи за участю спиртового. Залежно від характеру зброджування лактози весь асортимент кисломолочних продуктів поділяють на дві групи: молочнокислого бродіння і змішаного бродіння (молочнокислого і спиртового). До продуктів молочнокислого бродіння належать простокваша різних видів, йогурт, ацидофільне молоко, ацидофілін, кисломолочний сир, сметана. В продуктах змішаного бродіння, крім молочної кислоти, накопичується певна кількість етилового спирту (ацидофільно-дріжджове молоко, кефір, кумис). Такий поділ кисломолочних продуктів умовний, бо при бродінні лактози в продуктах першої групи накопичується невелика кількість етилового спирту, вуглекислоти, летких органічних кислот, які характерні для продуктів другої групи. За хімічним складом і консистенцією кисломолочні продукти поділяють на кисломолочні напої, сметану, кисломолочні сири і сиркові вироби. Кисломолочні напої: до кисломолочних напоїв молочнокислого бродіння належать простокваша, йогурт, ацидофільні напої (ацидофільне молоко, ацидофілін). Простоквашу виготовляють з пастеризованого, пряженого і стерилізованого молока шляхом його сквашування чистими культурами молочнокислих бактерій. З пастеризованого молока виготовляють звичайну та Мечниківську простоквашу. Вона має щільний згусток; кислотність від 80 до 130° Т. За вмістом жиру звичайна простокваша буває 1; 2,5 і 3,2%. Мечниківська простокваша має дещо нижчу кислотність (80—110° Т) і щільний згусток. Вона випускається з вмістом жиру 4%. З пряженого молока виготовляють ряжанку (пряжанку) з вмістом жиру 1; 2,5; 4 і 6%. Напій має кремовий колір з бурим відтінком, щільний згусток; кислотність 70—110° Т. Різновидом простокваші із стерилізованого молока є варенець. Колір цього напою світло-кремовий, згусток щільний, кислотність в межах 80—150° Т. Вміст жиру у варенці складає 2,5%. Близьким до простокваші є кисломолочний напій з назвою "Йогурт". У складі цього напою є дуже багато сухих речовин (12,5—22%). В його рецептуру входять цукор, вершки, сухе знежирене молоко, згущене знежирене молоко, маслянка, плодовоягідні сиропи, ванілін та ін. Молоко сквашують чистими культурами молочнокислого стрептокока і болгарської палички. Кислотність йогурту в межах 80—140° Т. Залежно від добавок напій буває таких видів: йогурт (без добавок), йогурт солодкий (містить 5% цукру) і йогурт плодовоягідний (додають плодово-ягідні сиропи). Всі види йогурту випускають з вмістом жиру 1,5; 3,2 і 6%. У світі йогурт е найбільш поширеним кисломолочним напоєм, його асортимент налічує понад 200 назв. До кисломолочних напоїв змішаного бродіння належать ацидофільнодріжджове молоко, кефір і кумис. Для виготовлення ацидофільно-дріжджового молока в закваску вводять ацидофільну паличку і дріжджі на лактозу. При бродінні, крім молочної кислоти, накопичується етиловий спирт. Напій має у своєму складі 3,2% жиру. Він буває без добавок і з цукром (7%). В кефірі накопичується значно більше етилового спирту, ніж в ацидофільно-дріжджовому молоці (від 0,1 до 1,0%): в одноденному (слабкому) 0,12%, дводенному (середньому) — 0,66%, триденному (міцному) — 0,88%. Залежно від вмісту жиру, сухих речовин і природи закваски кефір випускають таких видів: звичайний — нежирний, 1; 2,5 і 3,2%; Талліннський — нежирний та 1%; Український — нежирний та 1%. Кефір Талліннський відрізняється від звичайного вмістом сухих речовин (11—12% проти 8,1%). При виготовленні Українського кефіру до складу закваски вводять грибкову культуру "Київська К-1". Сметана: сметану поділяють на звичайну і десертну. Сметану звичайну виготовляють з вмістом жиру 10 (дієтична), 15, 20 і 25%, десертну— з вмістом жиру 14%. Кислотність сметани залежить від вмісту жиру. У звичайній сметані з вмістом жиру 10% кислотність складає 70—100° Т, у 15 і 20% — 65—100° Т, у 25% і десертній — 60—100° Т. Кисломолочний сир: за вмістом жиру поділяється на нежирний, напівжирний (9%) і жирний (18%). Залежно від термічної обробки його виготовляють з пастеризованого і непастеризованого молока. Сир з пастеризованого молока використовується для безпосереднього споживання в їжу і для виготовлення сиркових виробів. Сир з непастеризованого молока використовують в громадському харчуванні для виготовлення виробів, які перед споживанням проходять термічну обробку (сирники, вареники та ін.), і для виробництва плавлених сирів. Молочні консерви: до молочних консервів належать згущені і стерилізовані молоко і вершки. Склад молочних консервів нагадує склад сировини (молока, вершків), з якої вони виготовлені, але хімічні речовини в них більш концентровані, ніж у молоці і вершках. У згущеному молоці з цукром міститься від 25 до 30% води. Кількість білків коливається від 7% (молоко незбиране з цукром) до 11% (молоко нежирне з цукром). У нежирному згущеному молоці міститься незначна кількість жиру (до 1%), а в незбираному — від 7 до 8,5%. Згущене молоко має у своєму складі дуже багато цукру — від 53 до 58%. Від загального вмісту цукру лактоза займає 15—25%, а сахароза відповідно 85—75%. Кількість сахарози в консервах залежить від кількості доданого бурякового цукру. У вершках згущених з цукром міститься 24% води, 19% жиру, 10% лактози і 36—38% сахарози. У складі стерилізованого молока є багато води (72—74%); вміст білків, жиру і лактози відповідно складає 7—8%, 7,5—8,5% і 9—10%. При виготовленні стерилізованого молока цукор не додають. Сухі молочні продукти: в сухих молочних продуктах міститься дуже мало води (від 2 до 4%). Вміст сухих речовин у порівнянні з свіжим молоком або свіжими вершками в них у 9—10 разів більший. В незбираному сухому молоці міститься майже однакова кількість білків і жирів (по 24—26%), лактози 38—40%. Вміст білків і лактози у нежирному сухому молоці досягає відповідно 38—40% і 50—52%. Кількість жиру в цьому продукті не перевищує 1%. Сухі вершки дуже багаті жиром (42—45%); вміст білків і лактози в них відповідно складає 15—25% і 21—26%. Ще більше жиру міститься у високожирних сухих вершках (до 75%). В сухих молочних продуктах є незначна кількість вітамінів і багато мінеральних речовин. Споживні властивості сухих молочних продуктів для дитячого харчування навіть вищі, ніж свіжого молока. Це досягається за рахунок різних добавок: вітамінів, мінеральних речовин, декстрин-мальтози, олії, білкових та інших добавок. Сичужні сири: високопоживні харчові продукти, які виготовляють шляхом ферментативного згортання білків молока, з подальшою обробкою і дозріванням виділеної сирної маси. М'яка консистенція сирів зумовлена високим вмістом води (45—65%). Кількість жиру в перерахунку на суху масу коливається від 40 до 60%. Сирна маса у формах спресовується під власною вагою (самопресування). М'які сири випускають малих розмірів, бо ніжна консистенція не дає можливості зберегти велику форму головки, бруска або циліндра. Дозрівання м'яких сирів триває протягом короткого періоду — від 1—2 до 45 днів. При дозріванні багатьох видів сирів, крім молочнокислих бактерій, велику роль відіграють біла і голуба пліснява, мікрофлора сирного слизу та ін. Плавлені сири: виготовляють з натуральних сирів шляхом їх теплової обробки з використанням солей-плавників. Вони характеризуються високими споживними властивостями; в їх складі міститься від 20 до 30% білків і 15—25% жирів (на сиру масу). Засвоюваність білків і особливо жирів дуже висока. Внаслідок гомогенізації плавленої сирної маси жирові кульки стають в 10—15 разів меншими, ніж у звичайних сирах. Велика відносна поверхня дрібних жирових кульок сприяє кращому засвоєнню жиру. Енергетична цінність плавлених сирів висока; вона коливається в межах 235—320 ккал/100 г. У плавлених сирах є багато мінеральних речовин, особливо кальцію і фосфору. Вони характеризуються високими санітарними показниками; деякі мають дієтичне і лікувальне значення.
2. БІЛКИ МОЛОКА ТА МОЛОЧНИХ ПРОДУКТІВ
2.1 Будова, властивості та функції білків
Білки варто вважати
найціннішим компонентом
Перш ніж давати характеристику білків молока, необхідно ознайомитися з властивостями і функціями природних білків - компонентів живих клітин.
Білки - це високомолекулярні полімерні сполуки (біополімери), що входять до складу всіх живих структур - клітин, тканин і організму в цілому. Їхня роль для організму виключно велика. Білки використовуються як будівельний і енергетичний матеріал і виконують численні спеціальні функції. Це транспортна функція (пересування жирів, вуглеводів, вітамінів, солей та ін.), захисна (захист організму від інфекцій), каталітична та регуляторна (прискорення та регулювання різноманітних процесів в організмі) та ін.
Молекулярна маса білків становить понад 5000, діаметр - від 5 до 100 нм. Всі білки побудовані за одним принципом і всього з чьотирох основних елементів: вуглецю, кисню, водню і азоту. Щоправда, майже всі білки також містять незначну кількість сірки, а деякі - ще і фосфор, залізо, цинк, кальцій і ін. Структурними блоками білків є залишки амінокислот - їх у макромолекулах білка від 50 до кількох тисяч. Варіантів ж амінокислот в природних білках дещо більше 20, і всі вони мають досить просту будову:
Н — С — NН2
СООН
Всі кислоти містять карбоксильну групу (СООН) і аміногрупу (NН2), остання знаходиться по відношенню до карбоксилу в а-положенні.
Розрізняються вони тільки будовою вуглеводневого радикалу (R) (рис. 2.1)
Н | Н — С — NН2 | СООН
гліцин |
СН3 | Н—С — NН2 | СООН
аланін |
СН2 — ОН | Н—С — NН2 | СООН
серин |
|
СН2 — SН | Н—С — NН2 | СООН
цистеїн |
СН2 — СН 2 — СООН | Н—С — NН2 | СООН
глутамінова кислота |
СН2 — (СН2)3 — NН2 | Н—С — NН2 | СООН
лізин |
Рис. 2.1
Деякі представники амінокислот
Крім великої групи
Отже, білок - це довгий ланцюг, складений різноманітними амінокислотними залишками.
О
║
Н2N СН(R1) С ОН + Н NН СН(R1) С ОН + … →
║
→ (Н2N СН(R1) С NН СН(R1) С ОН)n + nН2О
З’єднання амінокислот
у білковий полімер відбувається
так: аміногрупа однієї амінокислоти
вступає в реакцію з
Рис. 2.2
Моделі фрагмента
а – модель із кульок і стержнів; б – просторова модель
Послідовність амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі, специфічну для кожного білка, біохіміки називають первинною структурою білка.
При гідролізі білків (розщепленні поліпептидних ланцюгів за допомогою кислот або лугів) відбуваються розрив пептидних зв'язків та звільнення амінокислот. Ця реакція відбувається також під дією специфічних каталізаторів - протеолітичних ферментів, або протеїназ. Протеїнази відіграють важливу роль при розщепленні білків у шлунково-кишковому тракті. Ферментативний гідроліз білків ми також можемо спостерігати при дозріванні та зберіганні молочних продуктів (сиру, кумису та ін.)
Молекула білка володіє певною гнучкістю. Дану властивість молекул білка добре ілюструє (рис. 2.3), взятий з книги «Фізика для всіх» .
Рис. 2.3
Модель гнучкої молекули білка
У розчині поліпептидний ланцюг не має форми витягнутої нитки, а частково скручується в спіраль (закручування ланцюга при формуванні альфа – спіралі відбувається по зв’язках, позначених на (рис. 1.1 а), стрілками) згортається в клубок, або глобулу. Утворення глобули можна пояснити наступним чином. У воді поліпептидний ланцюг намагається прийняти таку форму, при якій гідрофобні ділянки контактують один з одним, а гідрофільні з водою. В результаті молекула вигинається і згортається таким чином, що всі гідрофобні бічні ланцюги опиняються всередині глобули, а гідрофільні на її поверхні, ближче до води.
Якщо послідовність амінокислот і поліпептидного ланцюга називають первинної структурою, то спіраль - вторинною, а глобулу - третинної структурою білка (коли декілька глобул об’єднуються певним чином в одні ціле, говорять про четвертинну структуру). Фізико-хімічні та біологічні властивості білків визначає саме третинна структура, утворення якої залежить від первинної структури білка.
В складних білках
(протеїдах) на відміну від
простих білків (протеїнів) крім
білкової частини є ще й
додатковий компонент
При розчиненні
білків у воді утворюються
колоїдні розчини, які
Вище було відзначено, що амінокислоти, що входять до складу білків, мають кислі карбоксильні групи і основні аміногрупи, які в розчині знаходяться в дисоційованому стані - відповідно у вигляді СОО— і NН3—. Отже, білки подібно амінокислотам є амфотерними з'єднанями, тобто здатні проявляти як кислі, так і лужні властивості. Залежно від співвідношення груп СОО— і NН3— молекули білка мають позитивний або негативний сумарний заряд, тобто знаходяться в формі катіона або аніону. У кислих розчинах внаслідок пригнічення дисоціації карбоксильних груп всі молекули білка заряджаються позитивно (форма катіона), в лужних розчинах за рахунок втрати протонів з аміногрупи - негативно (форма аніону).
Отже, при пропусканні через розчин білка електричного струму його молекули будуть пересуватися до катода або аноду в залежності від знаку заряду. Поділ суміші білків методом електрофорезу і засновано на цій властивості. Лише при певному значенні рН розчину в так званій ізоелектричній точці, позитивні і негативні заряди врівноважують один одного, тобто сумарний заряд молекул білка стане рівним нулю (ізоелектричний стан), та їх пересування в електричному полі припиняється. У такому стані молекули білка не відштовхуються одна від одної, при зіткненні вони з’єднуються і коагулюють.
Утворенню водної (гідратної) оболонки навколо білкових молекул сприяють гідрофільні групи білка. У ізоелектричній точці, природно, спостерігається мінімум гідратації білка, тобто його стійкість буде найменшою. Руйнування гідратних оболонок, що супроводжується осадженням білків, можна прискорити, додаючи в розчин водовіднімаючі речовини, наприклад нейтральні солі (сульфат амонію), а також спирт і ацетон. При цьому білок зсідається без порушення своєї природньої структури, тобто в так званому нативному стані.
На відміну від нейтральних солей концентровані кислоти і луги, солі важких металів, високі температури викликають необоротне осадження білка при значній зміні його структури і нативних властивостей. Такий білок називають денатурованним, а процес - денатурацією. У деяких випадках білок після денатурації відновлює свої структуру і властивості. Цей процес називають ренатурацією (рис. 2.4).
Рис. 2.4
Схема оборотної денатурації білка
2.2 Класифікація білків молока.
Білки молока є найважливішим і найскладнішим його компонентом. Їх вміст у молоці коливається від 2,9 до 4,0%. Білки молока - різноманітні за будовою, фізичко-хімічними властивостями, біологічними функціями. Вони є сумішшю різних фракцій з молекулярною масою вище 10 тис. За місцем синтезу або знаходження білків їх поділяють на специфічні для молока і неспецифічні. Специфічні білки синтезуються секреторними клітинами молочної залози. У молоці корови таких білків 85-90%.
Білки молока містять 20 амінокислот. До складу молока входять як циклічні, так і ациклічні амінокислоти. За полярністю радикала вони класифікуються на неполярні, незаряджені полярні і заряджені полярні. Основні білки молока порівняно з білками інших харчових продуктів містять багато лейцину, ізолейцину, лізину, глютамінової кислоти, а казеїни - багато серину й проліну.
За вмістом і співвідношенням незамінних амінокислот білки молока належать до біологічно повноцінних білків. Молоко містить більше 20 різних білків. Всі численні білки молока можна розділити на дві великі групи: казеїн (казеїни) і сивороткові білки. Для цього достатньо до знежиреного молока додати будь-яку кислому (оцтову, соляну та ін), тобто реакцію середовища зрушити в кислу сторону. При цьому казеїн випадає в осад при досягненні рН 4,6-4,7, а сироваткові білки залишаться в розчині.
Кожну групу білків, у свою чергу, можна розділити за допомогою електрофорезу, висолювання або інших методів на відповідну кількість компонентів (рис. 2.5). Основна частина білків молока представлена казеїнами - 75-85%. Казеїни - це гетерогенні білки, для яких характерна наявність ефірних зв'язків з фосфатами, високий вміст проліну, незначний вміст або відсутність цистеїну і низька розчинність при рН 4,0 - 5,0. Казеїни здатні зв'язувати воду. Ця властивість має важливе значення для формування консистенції молочних продуктів. У звичайному сирі міститься до 80%, а у твердому швейцарському - 30-35% води. Це зумовлено структурою міцел, яка є пористою і дозволяє проникати всередину міцел воді, хімозину та іншим ферментам. Отже, вода не тільки оточує міцелу казеїну у вигляді гідратної оболонки, але й заповнює більшу частину її об'єму.
Друга велика група - це сироваткові білки (15-22% всіх білків). Термін «сироваткові білки» застосовують для опису групи білків, які залишаються розчиненими в молоці чи сироватці після осідання казеїнів при рН 4,6 і температурі 10°С.
Рис. 2.5 Класифікація білків молока
Сироваткові білки за вмістом незамінних амінокислот (лізин, триптофан, метіонін, треонін, цистеїн) є найбільш біологічно цінними, тому використання для харчових цілей має практичне значення. В цю групу входять лактоальбуміни, лактоглобуліни, сироватковий альбумін і імуноглобуліни, протеозо-пентонна фракція.
Лактоглобулін - основний білок молока. Його частка становить близько половини всіх сироваткових білків молока (або 7-12% загальної кількості білків). При нагріванні до температури +30 °С він розпадається на мономери, а при подальшому нагріванні молекули денатурують за рахунок утворення дисульфідних зв'язків. Встановлено, що лактоглобулін в нативному стані має властивість зв'язувати катіони, аніони, ліпідні сполуки. У кислому середовищі шлунка він стійкий до дії пепсину і хімозину, розщеплюється тільки в кишечнику. Очевидно, однією з важливих його функцій є транспорт у кишечник важливих для організму, що росте, кислотно-нестійких сполук.
Лактоальбумін. Його вміст складає 2-5% загальної кількості білків і займає в сироваткових білках друге місце за кількістю. Це гетерогенний білок, який містить головний та мінорні компоненти. У молоці лактоальбумін тонкодиспергований. Це гетерогенний білок, який містить головний та мінорні компоненти. Він не коагулює в ізоелектричній точці через високу гідротованість, не зсідається під дією сичужного ферменту.
Імуноглобуліни - ще один клас сироваткових протеїнів. За хімічною природою вони є високомолекулярними білками, що виконують функцію антитіл. Антитіла утворюються в організмі при введені сторонніх білків (антигенів). Імуноглобуліни володіють вираженими властивостями аглютинації - склеювання мікробів. Їх кількість у звичайному молоці - 1,9-3,3% від загальної кількості, а в молозиві - до 90% всіх сироваткових білків. У зв'язку з високою гетерогенністю імуноглобуліни суттєво відрізняються від решти сироваткових білків.
Протезо-пентонна фракція - найбільш термостабільна частина білків, що не зсідається із знежиреного молока при рН 4,6 після нагрівання до 95-100°С протягом 20 хв. Протезо-пентонну фракцію виділяють 12%-ною ТХО кислотою. Ці білки складають 24% всіх сироваткових білків і 2-3% усіх білкових фракцій.
Всі копоненти казеїну і сироваткових білків в даний час вивчені, відомі їх первинна, вторинна і третинна структури, фізико-хімічні властивості та біологічна роль.
2.3 Склад і властивості казеїну
Казеїн є основним білком молока - його вміст складає 78-85% всіх білків, а масова частка в молоці коливається від 2,1 до 2,8%. Він знаходиться у вигляді колоїдних частинок, або так званих міцел (від лат. міцела – крихітка, крупинка), що мають діаметр 40-300 нм та середню молекулярну масу 6 • 108. Міцели (рис. 2.6) складаються з більш дрібних (діаметром 10-15 нм) субміцел, які формуються з молекул компонентів казеїну. На поверхні міцел є заряджені групи (сумарний заряд частинок однаковий і має негативний знак) і гідратна оболонка, тому при наближенні один до одного вони не з’єднуються і не коагулюють. Таким чином, частинки казеїну у свіжому молоці досить стійкі.
Рис. 2.6 Міцели казеїну:
а – схематичне зображення: 1 – субміцела; 2 – міцела; з – гідратна оболонка;
в – під електронним мікроскопом
Казеїн, виділений з молока з допомогою кислоти, являє собою суміш декількох компонентів, або фракцій. Основними фракціями казеїну є аs -, β -, χ -, γ - казеїн. Їх молекулярна маса майже не відрізняється і становить 19 000-24 000. аs і β - казеїн не осідає при дії на нього іонами кальцію. Всі три фракції зсідаються при внесенні в молоко сичужного фермента.
γ -Казеїн представляє собою частину молекули β -казеїну, тобто утворюється при його розщепленні протеолітичними ферментами молока. Він, як правило, не входить до складу міцел казеїну і не осідає під дією сичужного ферменту.
Отже, при виробництві сиру сичужним способом ми його втрачаємо з сироваткою.
Подібно іншим тваринним білкам казеїн має вільні аміногрупи (МН2) і карбоксильні групи (СООН), причому кількість останніх в ньому переважає. Тому казеїн відноситься до кислих білків і має ізоелектричну точку при рН 4,6 - 4,7. Крім того, він містить ОН - групи фосфорної кислоти, тому що є не простим, а складним білком - фосфопротеїдом. До ОН-груп фосфорної кислоти і, можливо, до деяких СООН - груп кислих амінокислот казеїну приєднуються кальцій, магній, калій та натрій, що знаходяться в молоці. Таким чином, в молоці казеїн міститься у вигляді слабкої кислоти та її солей - в основному у вигляді казеїнату кальцію.
Необхідно відзначити, що до складу міцел казеїну поряд з казеїнатом кальцію входить колоїдний фосфат кальцію. Учені припускають, що з його допомогою субміцели якимось чином з'єднуються в міцели. Отже, міцели казеїну представляють собою складний білково-сольовий комплекс, який ще називають «казеїнаткальційфосфатним комплексом», або простіше - казеїновим комплексом ».
Концентрація казеїну і розмір його частинок визначають швидкість зсідання та міцність одержуваних при виробництві кисломолочних продуктів та сиру білкових згустків. Впливає розмір часток і на термостійкість молока: чим дрібніше частинки, тим воно більше термостійке.
Відомо, що вміст казеїну в молоці та розмір його часток залежать від породи та індивідуальних особливостей тварин. Вплив інших факторів вивчено ще мало. Проте пошук шляхів збільшення кількості казеїну у молоці триває. Гідрофільні властивості нативного казеїну визначаються кількістю і видом груп, що мають здатність приєднувати воду. До них відносяться в основному гідрофільні групи бічних ланцюгів білкових молекул - карбоксильні, аміногрупи, гідроксильні і сульфгідрильні. Всі перераховані групи приєднують різну кількість молекул води, наприклад, карбоксильні групи - більше, ніж аміногрупи, тощо. Отже, характер взаємодії казеїну з водою залежить від амінокислотного складу, а також від реакції середовища та концентрації в ньому солей, що обумовлюють кількість заряджених груп в білкових частинках.
Після теплової і механічної
обробки молока або зсідання білків
кислотою і сичуговим ферментом
гідрофільні властивості
Для того щоб виділити
казеїн, необхідно довести його до
ізоелектричного стану або