Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Биохимия молока. 2

                         ФГБОУ ВПО «Ивановская государственная
                                   сельскохозяйственная академия
                                     имени академика Д.К Беляева»

                                                Кафедра химии

Реферат

Предмет: Общая химия

Тема: Биохимия молока

                                                                                                                             Выполнила:
                                                                                                Студентка 2 курса 6 группы
                                                                             факультета Ветеринарной медицины
                                                                                и биотехнологии в животноводстве
                                                                                                            Лебедева Екатерина

Иваново, 2014 год

Содержание

Введение 3стр

1. Химический состав молока 4стр

2. Аминокислоты молока 5стр

2.1 Функции аминокислот 6стр

3. Белки молока 7стр

3.1 Функции белков 8стр

3.2 Основные белки молока 9-10стр

4. Ферменты молока 11стр

5. Углеводы и липиды молока 12-13стр

6. Витамины молока 14-15стр

Заключение 16стр

Список литературы 17стр

Введение

МОЛОКО - полноценный и полезный продукт питания. Оно содержит все необходимые для жизни питательные вещества, нужные для построения организма. Естественное назначение молока в природе заключается в обеспечении питанием молодого организма после рождения. Состав молока различных млекопитающихся в целом определяется теми условиями окружающей среды, в которых происходит рост молодого организма. Это особенно чётко проявляется в содержании белка и жира, чем больше их в молоке матери, тем быстрее растёт её дитя.
Молочный белок является важным защитным фактом, т.к. он в силу своей алефотерной природы связывает пары кислот и щелочей, а также нейтрализует ядовитые тяжёлые металлы (следы) и другие вредные для здоровья вещества. Благодаря содержанию в молоке кальция, фосфора, витаминов предотвращается развитие авитаминозов. Кроме питания человека молоко идёт на кормление сельскохозяйственных животных: телят, свиней, птиц.

Химический состав молока.

Молоко крупного рогатого скота представляет собой белую с желтоватым оттенком непрозрачную жидкость сладковатого вкуса и своеобразного запаха. Молочная плазма – многокомпонентная система, содержащая разной степени дисперсности органические и минеральные вещества.
Химический состав молока животных очень сложный.
В молоке содержится более 30 макро- и микроэлементов, которые присутствуют в свободном виде или в составе белков и биологически активных соединений. Молоко богато содержанием таких макроэлементов, как Na+ , K+ , Ca2+ , Cl- , P+5 , Mg2+ , тогда как микроэлементный состав молока представлен ионами Zn2+ Si+4 Fe3+ Al3+ F- B+3 Sn2+ Br- Cu2+ Mn2+ Mo2+ Pb2+ I- As3+ Se2+ Cr3+ Ni2+ Cd2+ Hg2+ Co2+ . При этом их действие в клетках и тканях животных проявляется только в составе белков и биологически активных соединений.
Mg2+ активирует АТФ-зу мышц, участвует в действии АТФ-зависимых ферментов. Fe2+ в организме животных участвует в действии гемоглобина, миоглобина, трансферрина, ферритина. Fe3+ входит в состав цитохромов и гемсодержащих ферментов, белка молока лактоферрина.
Фосфор является составной частью костной ткани и зубов животных, компонентом фосфорной кислоты, которая входит в состав нуклеотидов, Ионы меди, цинка, кобальта, молибдена, марганца, а также фтора, йода и брома присутствуют в молоке в микроколичествах. Zn2+ входит в состав карбоангидразы, карбоксиполипептидазы, лактатдегидрогеназы, глютаматдегидрогеназы. Co2+ входит в состав витамина В12 , участвует в механизме действия трансфераз, изомераз, дипептидазы, активирует пируваткарбоксилазу.
Cr3+ активирует фосфоглюкомутазу и трипсин, тогда как Mn2+ активирует АТФ-зависимые ферменты. В молоке содержится 0,004…0,008 мг% ионов марганца. F- накапливается в костной ткани зубов и скелетных костей, тогда как Br- принимает участие в биосинтезе гормонов гипофиза, а I- входит в состав гормонов щитовидной железы, которые оказывают регуляторное действие на функционирование молочной железы.
Са2+ в организме животных необходим для формирования костной ткани, проведения нервного импульса, активирует VIII фактор свёртываемости крови, участвует в мышечном сокращении, стабилизирует белки.

Аминокислоты молока

Аминокислотами являются низкомолекулярные органические соединения, относящиеся к группе карбоновых кислот, в составе которых присутствует аминогруппа.
В природе встречается около 300 различных аминокислот. В состав белков входят 20 разновидностей аминокислотных остатков, которые в основном и присутствуют в молоке. Все они относятся к α-L-формам аминокислот, у которых в α-положении располагается аминогруппа. Согласно строению, эти аминокислоты можно условно разделить на три группы: гидрофобные (аланин, валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, метионин, триптофан, пролин), полярные незаряженные (глицин, серин, треонин, тирозин, цистеин, аспарагин, глутамин) и заряженные (лизин, гистидин, аргинин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты). Из них восемь аминокислот не синтезируются в организме некоторых животных и человека и поэтому называются незаменимыми (валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, триптофан, метионин, треонин, лизин), две аминокислоты хотя и образуются в организме, но в недостаточном количестве (аргинин, гистидин). Для животных белков состав незаменимых аминокислот может варьироваться в зависимости от вида.

Функции аминокислот

В организме животных аминокислоты используются в процессах синтеза белков, пептидов. Аминокислоты входят в состав гормонов белковой природы. Так, например, белками являются инсулин, глюкагон, паратгормон, а пептидами – окситоцин, вазопрессин, кальцитонин и др. Кроме того, глицин и аспарагиновая кислота входят в состав пуриновых и пиримидиновых оснований соответственно. Из аминокислот образуются функционально активные соединения. Так, например, предшественником серотонина и мелатонина является триптофан, гистамина – гистидин, катехоламинов (ДОФА, адреналин, норадреналин) – фенилаланин, тироксина и трийодтиронина – тирозин, креатинфосфата – глицин и т.д. Участие аминокислот в процессах окисления в цикле трикарбоновых кислот обеспечивает энергетические потребности организма.

В молоке крупного рогатого скота присутствуют аминокислоты, которые поддерживают постоянство pH, придают вкусовые свойства молоку. Так, например, слегка сладким вкусом обладают аланин, серин, треонин, сладкий вкус присущ глицину, валину, пролину, слегка горький – аргинину, метионину, лейцину, фенилаланину, горький – изолейцину, триптофану, гистидину, лизину, вкус мясного бульона – аспарагиновой и глутаминовой кислотам.

Таким образом, в молоке находятся незаменимые (валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, триптофан, метионин, треонин, лизин) и заменимые аминокислоты.

Белки молока

Белками называются высокомолекулярные соединения, в составе которых только α-аминокислоты, последовательно связанные между собой в полипептидную цепь, имеющие функционально активную третичную или четвертичную структуру.
Последовательное соединение α-аминокислот в полипептидную цепь, связанных между собой за счёт пептидной связи согласно генетической информации, заложенной в ДНК, называется первичной структурой белка. При этом пептидная связь по природе является ковалентной полярной связью, которая образована между углеродом одной аминокислоты и азотом другой, обеспечивая таким образом связывание двух аминокислотных остатков между собой и проявляя стабильность первичной структуры белка.
Причём из-за неравномерности распределения заряда вдоль полипептидной цепи она неустойчива в полярной среде, что приводит к её закручиванию в α-спираль или к образованию складчатой структуры (параллельной и антипараллельной β-структур), которые стабилизированы за счёт водородных связей. Такая конформация белка называется вторичной структурой.
Наличие гидрофобных радикалов в составе аминокислот обуславливают дальнейшее сворачивание полипептидной цепи в устойчивую глобулярную структуру, которая стабилизирована в основном за счёт слабых связей (гидрофобных и гидрофильных взаимодействий, ионных и водородных связей), а также несколькими ковалентными дисульфидными связями – третичная структура. При этом на поверхность отдельных белковых глобул могут выходить гидрофобные радикалы аминокислотных остатков, которые способны сформировать из двух и более субъединиц (мономерных полипептидных цепей, имеющих третичную структуру), единое структурное образование, обладающих функциональной активностью и стабилизированное за счёт слабых нековалентных связей, которая называется четвертичной структурой.

Функции белков.

Белки в организме животных способны выполнять следующие функции:
1)каталитическая – осуществляется ферментами, ускоряющими протекание химических реакции;
2)транспортная – переносить нерастворимые в воде гидрофобные соединения (липопротеины) или кислород (миоглобин и гемоглобин) и др.;
3)структурно-механическая – выполняется белками, входящими в состав мембран клеток (протеогликаны);
4)регуляторная – выполняется гормонами, которые регулируют протекание различных метаболических процессов;
5)сократительная – способность к механическим действиям (белки мышц);
6)защитная – обеспечивается белками, входящими в состав ДНК (нуклеопротеины) и иммуноглобулинами.

Кроме того, белки участвуют в процессе свёртывания крови, обеспечивают активный трансмембранный потенциал, входят в состав костной и соединительной ткани (структурные белки).

Основные белки молока

К основным белкам молока относят четыре электрофоретически разделимые фракции казеинов, сывороточные белки (β-лактоглобулин, α-лактальбумин), альбумин сыворотки крови, иммуноглобулины, β-микроглобулин, лактоферрин, церулоплазмин. Казеина содержится в молоке около 80% от общего количества белка, тогда как β-лактоглобулина – 7…12%, α-лактальбумина – 2…5%, сывороточного альбумина – 0,8…1,4%.
Казеин . По структуре является фосфопротеидом, обладает способностью к самопроизвольному формированию мицелл в присутствии ионов кальция, цитратов и фосфатов. Известны четыре типа казеина: αs 1-, αs 2- , β-, χ-казеин, которые присутствуют в молоке в количестве соответственно 38, 10, 39 и 13% от суммарного количества казеинов. Казеины отличаются между собой по молекулярной массе, количеству фосфорной кислоты в них.
В молоке около 95% казеина образуют мицеллы глобулярной формы, размер которых составляет 150…200 нм, и только 5% казеина находится в виде мономерных форм. Особое внимание следует уделить строению χ-казеина. Этот белок состоит из нескольких компонентов, главный из которых не содержит углеводы, тогда как в структуре других компонентов содержатся олигосахариды. Казеин характеризуется высокой биологической ценностью благодаря содержанию в его составе полного набора аминокислот. В казеине содержится от 0,1 до 1% фосфора, связанного сложноэфирной связью с остатками серина, входящими в молекулу белка. С казеином соединён кальций. Всё это обуславливает высокие питательные качества казеина для человека.
Синтез казеина осуществляется в молочной железе из доставляемых в неё кровью аминокислот и фосфатов. Для этой же цели в железе используются и сывороточные альбумины, которые вначале гидролизуются до аминокислот, а потом вовлекаются в процессы биосинтеза белка.
β-Лактоглобулин . После осаждения казеина (при подкислении молока или под действием реннина) остаётся сыворотка, содержащая набор белков, среди которых содержится β-лактоглобулин. Он относится к группе альбуминов, так как способен растворятся в растворе (NH4 )2 SO4. β-Лактоглобулин состоит из двух полипептидных цепей ,которые при температуре выше 30°C способны распадаться на мономерные формы.

В целом β-лактоглобулин имеет две дисульфидные связи, между остатками цистеина 66 и 160, 106 и 119, и одну свободную сульфгидрильную группу в положении 12. При нагревании молока до 70°C и выше часть сульфгидрильных групп отщепляется в виде сероводорода, что придаёт кипячёному молоку специфический запах. Нагревание молока также сопровождается изменением пространственной структуры сывороточных белков, в результате чего возникают дополнительные дисульфидные связи, при этом молекулы белка денатурируют. β-Лактоглобулин придаёт молоку определённые физико-химические свойства.
α-Лактальбумин . Белок относится к гликопротеинам, состоит из одной полипептидной цепи. Входит совместно с галактозилтрансферазой в состав лактозосинтазы. В стабилизации третичной структуры белковой молекулы α-лактальбумина принимают участие ионы кальция, поэтому α-лактальбумин денатурирует только при температурах выше 65°C.
Церулоплазмин и лактоферрин . Они являются соответственно медь и железосодержащими белками молока. Оба белка предназначены для накопления и переноса ионов меди и железа, адсорбируя их на поверхности белковой глобулы. Как специализированные переносчики они способны обеспечить поступление ионов меди и железа в организм детёнышей, ликвидируя, таким образом, недостаток этих ионов в растущем организме. Очищенный церулоплазмин имеет голубую окраску за счёт высокого содержания меди. Катализирует реакции оксидазного окисления аскорбиновой кислоты, гидрохинона, катехолов и p -фенилендиамина. Оптимум активности церулоплазмина приходится на pH 5,6…6,0.

Ферменты молока

В молоке присутствуют ферменты: пероксидаза, каталаза, липаза, щелочная фосфатаза, ксантиноксидаза и др.
Пероксидаза – самый распространённый фермент растительных и животных тканей. Пероксидаза относится к группе двухкомпонентных ферментов, в составе которых гемин и полипептидная цепь. Пероксидаза катализирует реакции оксигеназного, оксидазного и пероксидазного окисления субстратов.
Каталаза является гемсодержащим ферментом, состоит из четырёх субъединиц, каждая из которых содержит по атому железа. Фермент катализирует реакции разложения перекиси водорода на воду и кислород.
В молоке содержится незначительное количество каталазы. Особенно высокая активность фермента проявляется при заболеваниях вымени у коров (маститах).
Липаза относится к классу гидролаз, катализирует реакции гидролиза сложноэфирных связей, расщепляя триацилглицерины на глицерин и жирные кислоты. Липаза обнаружена в молоке. Высокое содержание липазы наблюдается в зимнем молоке, по сравнению с летним.
Щелочная фосфатаза катализирует в щелочной среде реакции гидролиза ортофосфорных эфиров. По своей природе щелочная фосфатаза относится к мембранным ферментам и поэтому участвует в механизмах переноса фосфора через клеточные мембраны, являясь компонентом системы активного транспорта. Активаторами фермента являются ионы Mg2+ , Mn2+ и Co2+ , тогда как активность фермента ингибируется ионами Zn2+ , Cu2+ и Hg2+ .
Ксантиноксидаза относится к молибденсодержащим ферментам. Ксантиноксидаза катализирует реакции оксидазного окисления ксантина до мочевой кислоты. Субстратами фермента могут быть альдегиды
α-Амилаза является специализированным ферментом, который катализирует реакции гидролиза α-1,4-гликозидных связей полисахаридов. Продуктами реакции могут быть мальтоза и мальтотриоза. Активность фермента возрастает в присутствии ионов хлора. Оптимум каталитической активности α-амилазы приходится на диапазон pH 6,5…7,5. В составе фермента один ион кальция, который участвует в стабилизации белковой глобулы фермента.

Углеводы молока

Углеводами называются вещества органической природы, основными компонентами которых являются альдегиды и кетоны многоатомных спиртов, а также полимеры этих соединений. Углеводы условно делят на три группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.
Основным углеводом молока является дисахарид лактоза, ил молочный сахар, которого в молоке содержится 4,5…5,0%. Кроме того, в молоке может быть до 0,2% галактозы и 0,01…0,1% глюкозы.
В незначительных количествах в молоке присутствуют и другие олигосахариды: трисахариды, тетрасахариды, пентасахариды, гексасахариды и др.

Липиды молока

Липиды – это гетерогенная группа органических веществ, нерастворимых или плохо растворимых в полярных растворителях, но хорошо растворимых в неполярных растворителях.
Различают следующие группы липидов: жирные кислоты, нейтральные липиды, фосфолипиды, сфинголипиды, воска, стероиды.

Жирные кислоты. К группе жирных кислот относят представителей карбоновых кислот, в составе которых углеводородный радикал и карбоксильная группа. Жирные кислоты можно условно разделить на две группы: насыщенные и ненасыщенные. Насыщенные жирные кислоты животных тканей, как правило, содержат чётное число углеродных атомов, чаще всего 16 (пальмитиновая) или 18 (стеариновая), тогда как ненасыщенные жирные кислоты имеют в своём составе одну или несколько двойных связей (кротоновая, олеиновая, эруковая, нервоновая, линолевая и др.)
Нейтральные липиды. Основными липидами молока являются триацилглицерины, в составе которых остаток глицерина и три остатка высших жирных кислот. Трёхатомный спирт глицерин соединён сложноэфирной связью с одной, двумя и тремя молекулами высших жирных кислот, образуя моно-, ди- и триацилглицерины.

Фосфолипиды. Фосфоглицеридами являются производные фосфатидной кислоты, в составе которых остатки глицерина, фосфорной кислоты, азотсодержащего соединения и два остатка жирных кислот. Основными фосфолипидами животных тканей являются лецитин и кефалин.
Сфинголипиды. К группе сфинголипидов относят неполярные соединения, в основе строения которых присутствует сфингозин.
Сфинголипиды можно условно разделить на три группы: сфингомиелины, цереброзиды и ганглиозиды.
Сфингомиелины. В состав сфингомиелинов входят: сфингозин, по одному остатку жирной кислоты, фосфорной кислоты и полярная группа (чаще холин). Сфинголипиды являются основными компонентами мембран клеток, составляют основу жировых шариков молока.
Цереброзиды. Это соединения неполярной природы, в составе которых сфингозин, остаток жирной кислоты и полярная группа, представленная гексозой (D-галактоза).
Ганглиозиды. В состав ганглиозидов входят остатки сфингозина, жирной кислоты, D-глюкоза, D-галактоза и аминосодержащий углевод.
Стероиды. Это группа функционально активных соединений, основным компонентом которых является пергидрофенантренциклопентан.
К стероидам относятся соединения животных тканей: холестерин, половые гормоны, кортикостероиды, желчные кислоты, витамины, а также вещества, синтезируемые растениями: сердечные гликозиды, алкалоиды, регуляторы роста растений. Одним из важнейших соединений стероидной природы является холестерин, которого относят к группе стеринов.
Простагландины. Биологически активные вещества липидной природы, представляющие собой оксигенированные производные полиненасыщенных жирных кислот, содержащие в углеводородной цепи пятичленные циклы, называются простагландинами.
В молоке содержатся низкие концентрации простагландинов, однако их высокое содержание в крови определяет сильное регуляторное действие на секрецию молочной железы.

Витамины молока

В молоке коров содержится более 23 витаминов. Основным источником витаминов являются растения, и часть из них синтезируются микрофлорой рубца. Особенно высокое содержание в молоке витаминов А, В1 , В2 , В12 и С.
Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический) – в составе витамина шестичленное β-иононовое кольцо, два остатка изопрена и спиртовая группа. Высокое содержание витамина отмечается в печени крупного рогатого скота и свиней, яичном желтке, сметане, сливках. В молоке витамина А может содержаться от 0,08 до 1,0 мг/кг, а в молозиве – от 0,6 до 12 мг/кг. Особенно богаты витамином овощи (морковь, томаты, перец).
Витамин В1 (тиамин, антиневритный) – основными частями витамина являются пиримидин и тиазонит, соединённые между собой метиленовой связью. Витамин В1 служит предшественником тиаминпирофосфата, образование которого катализируется тиаминпирофосфокиназой, переносящей с АТФ остаток пирофосфорной кислоты. Основным местом содержания витамина являются печень и мозг. В молоке содержание витамина может доходить до 0,8…1,2 мг/кг. Роль витамина В1 в метаболических процессах проявляется через действие кофермента, который участвует в каталитических реакциях
Витамин В2 (рибофлавин, витамин роста) – в основе молекулы витамина лежит гетероциклическое соединение – изоаллоксазин, к которому в положении 9 присоединён пятиатомный спирт рибитол. Витамин В2 чувствителен к УФ-излучению, под действием которого он окисляется в бесцветную лейкоформу. Свойство витамина легко окисляться и восстанавливаться лежит в основе его участия в метаболических процессах. Витамин является предшественником флавинмононуклеотида и флавинадениндинуклеотида, действие которых проявляются в окислительно-восстановительных процессах, катализируемых различными ферментами. Содержание витамина В2 в молоке зависит от времени года и может колебаться в пределах 1,0…2,9 мг/кг.

Витамин В12 (кобаламин, антианемический) –атомы азота которых координируют с кобальтом, связанным ещё и с атомом азота 5,6-диметилбензимидазола. Кроме того, в структуре витамина имеется молекула рибозы с остатком фосфора у 3-го атома углерода.
Витамин В12 синтезируется только в микроорганизмах (бактерии, актиномицеты и сине-зелёные водоросли). Богатым источником витамина служат говяжья печень и почки. В молоке витамина может содержаться до 3…5 мг/кг. Недостаток витамина у животных приводит к развитию злокачественной анемии.
Витамин С (аскорбиновая кислота, антиоксидантный) – относится к углеводам, представляет лактон гексоновой кислоты, содержащий диенольную группу. Витамин не синтезируется только в организме человека, обезьяны и морских свинок. Витамин С активно синтезируется у остальных животных и в растениях. Богаты витаминов плоды шиповника, чёрной смородины, картофель, капуста. В молоке витамина С может содержаться 4…25 мг/кг. Витамин очень чувствителен к действию УФ излучения и может быстро окисляться в присутствии кислорода. Симптомы недостатка витамина С в организме проявляются в виде повышенной ломкости кровеносных капилляров, общей слабости, апатии, утомляемости, снижении аппетита, задержке роста, болезненности дёсен, их отёчности и кровоточивости. Это комплекс симптомов заболевания цинги.

Заключение

Молоко содержит все питательные вещества, необходимые для поддержания жизни и развития молодого организма. Высокая питательная ценность молока обусловлена не только содержанием в нём белковых веществ, жира, углеводов, минеральных солей и благоприятным их соотношением, но и специфическим составом указанных компонентов. Фактически нет другого пищевого продукта, который по питательной ценности равен молоку. В 1 л молока содержится: 32 г белка, 32 г молочного жира, 48 г молочного сахара, а также минеральные соли и почти все известные витамины, необходимые организму человека любого возраста. Молоко является исключительно важным источником минеральных веществ, в особенности кальция и фосфора.

Список литературы

1. Рогожин В.В. Биохимия молока и молочных продуктов: Учебное пособие.-СПб: ГИОРД, 2006г.-320 с.

2. Крусь Г.Н. Технология молока и молочных продуктов. М.: Колосс, 2004г.- 456 с.

3. Твердохлеб Г.В. Технология молока и молочных продуктов./ Г.В Твердохлеб, Э.Х. Диланян, Л.В. Чекулаева, Г.Г. Шиллер.- М.: Агропромиздат, 1991г.- 463 с.

4. https://ru.wikipedia.org/