книги из ГПНТБ / Овчинников, А. И. Биохимия молока и молочных продуктов

и аминокислотному' составу а-лактальбумин не отличается от казеина (аминокислотный состав дан в табл. 9). Изоэлектрическая точка его лежит при pH.5,1. Сычужный фермент не свер­ тывает а-лактальбумин (а также р-лактоглобулин и альбумин сыворотки крови). а-Лактальбумин устойчив к нагреванию, он является самой термостабилыюй частью сывороточных белков. Альбумин сыворотки крови менее устойчив, а иммунные глобу­ лины и р-лактоглобулин отличаются особенной лабильностью при нагревании по сравнению с а-лактальбумином [122, 134]. Большая устойчивость а-лактальбумина к нагреванию обуслов­ ливается наличием в молекуле нативного альбумина большего количества связей — S — S —.

Открытием последних лет является расшифровка биологиче­ ской роли а-лактальбумина. Выяснено, что а-лактальбумин идентичен специфическому белку В, необходимому для действия фермента синтетазы, катализирующей синтез лактозы из галак­ тозы и глюкозы [307, 441].

р-Лактоглобулин. р-Лактоглобулин впервые получен в кри­ сталлическом виде Пальмером из альбуминовой фракции. Кри­ сталлы р-лактоглобулина в воде нерастворимы, но сравнитель­ но хорошо растворяются в разбавленных солевых растворах. р-Лактоглобулин по своему элементарному и аминокислотному

генетически обусловленных варианта, которые отличаются ами­ нокислотным составом (по содержанию аспарагиновой кислоты, глицина, аланина, валина, гистидина и глютаминовой кислоты). На основании данных ряда исследователей, можно считать, что молекулярный вес р-лактоглобулнна составляет приблизительно

гулирует при нагревании его растворов до 80° С и при pH ниже 7,0. Тепловая денатурация р-лактоглобулина происходит в две стадии: первая стадия протекает, при температуре 65—73°С и сопровождается изменением нативной конформации белксшых молекул; вторая стадия является коагуляцией и заканчивается при температуре 80°.С. Первая реакция, по-видимому, связана, как указывает Андерсон, с развертыванием полипептидных цепей глобулина; вторая представляет собой межмолекулярный процесс, при котором происходит полимеризация (укрупнение частиц) за счет образования —S—S— связей.

При пастеризации молока р-лактоглобулин денатурируется, взаимодействует с еульфгидрйльными группами к-фракции ка­ зеиновой мицеллы и становится частью ее [354, 393, 407, 408]. Сычужный фермент при обычных условиях р-лактоглобулин не

50

Иммунные глобулины. Иммунные глобулины выделяются из молочной сыворотки при насыщении ее сульфатом магния или при полунасыщении сульфатом аммония. В обычном молоке

точных белков. Впервые иммунные глобулины были изучены Смитом, который установил, что носителями иммунитета явля- v ются .два белка, названные им эвглобулином и псевдоглобу­ лином.

За ’ последние годы появилось много работ, посвященных изучению иммунных глобулинов. В литературном обзоре Бат­ лера дана новая классификация и номенклатура иммунных глобулинов [312]. Иммунные глобулины объединяют группу высокомолекулярных белков, имеющих общие физико-химиче­ ские свойства и содержащих антитела. Из сыворотки крови коровы, молозива и молока выделены три группы иммунных глобулинов G, А, М (» крови человека содержится пять групп иммунных глобулинов). Основная часть ‘иммунных глобулинов молока принадлежит к группе G, которая имеет две. подгруппы G1 и G2. Содержание иммунных глобулинов группы G в молоке и молозиве в 2—13 раз больше-, чем в сыворотке крови и состав­ ляет 50—75% всех, белков молозива. Глобулин А содержится также в большей концентрации в молозиве и молоке по сравне­ нию с сывороткой крови, а глобулин М — в равной концентра­ ции. Все иммунные глобулины являются мономерами или поли­ мерами белковых молекул, содержащих 4 полипептидных цепи

10— 12% ) .

Польские исследователи отмечают проокислительное дей­ ствие иммунных глобулинов молока [221]. По их мнению, эта фракция белков содержит термостабильное вещество (предпо­ ложительно энзим), обладающее липооксидазной активностью. Для уменьшения способности молока к окислению они рекомен­ дуют не допускать попадания в молоко молозива и- бороться с заболеваниями вымени.

Д р у г и е б е л к о в ы е в е щ е с т в а м о л о к а

Протеозо-пептонная фракция. Это фракция белков, которая не осаждается из обезжиренного молока при нагревании до SO—100° С в течение 20 мин и подкислении до pH 4,7, но осаж­ дается 12%-ной трихлоруксусной кислотой и другими специфи­ ческими-реактивами на белки. Протеозо-пептонная фракция со­ ставляет 18—25% сывороточных белков и около 4% всех белков молока. Впервые фракция изучена Роуландом [412], позже Ашаффенбург выделил из нее сигма-протеозу [297], Дженесс —

51

аналогичный компонент 5 [311, 348] и Вайнштейн — термостаСильный белок [449]. Ларсон и Роллери установили, что фрак­ ция гетерогенна и состоит из трех»компонентов [367].

По последним данным [441], фракция состоит из четырех компонентов, представляющих собой низкомолекулярные глико­ протеиды. Компоненты характеризуются низким содержанием ароматических аминокислот, метионина и сравнительно высоким содержанием глютаминовой, аспарагиновой кислот. Входящие в состав компонентов углеводы представлены гексозамином (0,2—0,6%), гексодами (0,9—7,2%) и с-иаловой кислотой (0,3—3,3%). Один компонент протеозо-пептонной фракции иден­ тифицирован как сывороточный белок; а три компонента отли­ чаются от сывороточных белков тем, что содержат большое количество фосфора (1—2,4%) и обнаружены как в сыворотке, так и в казеиновых мицеллах.

Белок оболочек жировых шариков. Впервые белковое веще­ ство оболочек жировых шариков 'было выделено после много­ кратной промывки и центрифугирования сливок Шторхом. Одна­ ко тщательное исследование этого белкового вещества было проведено Пальмером и Визе (1932—1934 гг.), которые устано­ вили, что белок оболочек связан с фосфатидами, ферментами и представляет липопротеид. Белок оболочек жировых шари­ ков еще мало изучен [309, -311, 342, 343, 429]. По последним данным, он неоднороден по составу, содержит около 14% азо­ та, 0,4—0,6% фосфора и 6,6—10,2% углеводов (2,8—4,2% гек-

соз, 2,5—4,2% гексозамина, 1,3—1,8% ' сиаловой кислоты). По аминокислотному составу он значительно отличается от бел­ ков молока (табл. 9): содержит больше аргинина, фенилаланина и меньше лейцина, лизина, валина, аспарагиновой, глютамино­ вой кислот [429]. При нагревании не свертывается и не коагули­ рует. Таким образом, белок оболочек жировых шариков па своим свойствам отличается от белков молока.

Красный протеин и лактоллин. Грове и Гордон из молока выделили так называемый «красный протеин» и новый кристал­ лический белок, названный ими «лактоллином» [332, 335, 336]. Молекулярный вес красного протеина — 86100, лактоллина — 43 000. Оба белка являются гликопротеидами, лактоллин содер­ жит меньше углеводов, чем красный протеин. Красный протеин содержит два атома железа, его можно выделить из белка при pH 7,2. Лактоллин железа не содержит. Изоэлектрическая точка красного протеина лежит при pH 7,8. По аминокислотному со­ ставу они отличаются от белков молока: лактоллин не содержит метионина, содержит мало аланина и много ароматических кис­ лот; красный протеин содержит мало метионина, гистидина и много аргинина. Биологическая роль этих белков еще не уста­ новлена.

К белкам, .содержащимся в молоке в малых количествах, следует также отнести ферменты (альдолазу, лактопероксидазу.

52

УГЛЕВОДЫ МОЛОКА

Углеводы имеют весьма широкое распространение в природе и являются главным энергетическим материалом, потребляемым человеком с пищей. Главная масса их находится в раститель­ ных организмах, где они составляют до 85—90% сухого веса; животные организмы содержат в органах и тканях не более 2,0% углеводов (в пересчете на сухой вес тела).

В молоке содержатся в небольших количествах моносаха­ риды (глюкоза, галактоза и др.) и их производные (фосфорные эфиры и аминосахара) как в свободном виде, так и в соедине­ нии с белками, жиром и другими увлеводами (в составе мукопротеидов, муколипидов, мукополисахаридов). Из сложных сахаров в молоке находится дисахарид — лактоза (в нагретом молоке обнаружена лактулоза) и в небольшом количестве более сложные олигосахариды. Олигосахариды молока еще мало изучены. Хроматографическим методом установлено присутствие в молоке семи олигосахаридов, три из которых состоят из

стран [231], который будет рассмотрен в разделе «Биохимиче­ ские процессы в кисломолочных продуктах». Ниже рассматри­ ваются моносахариды, их производные и особенно подробно — лактоза.

54

Моносахариды и их производные

Моносахариды. Из моносахаридов в молоке, по данным. Адахи [292], обнаружены в 'небольших количествах свободные галактоза и глюкоза (13,5 мг%), а в молозиве — кетогептоза. Часть моносахаридов (галактоза, глюкоза, манноза, фукоза) связаны с белками молока (табл. 13). Моносахариды имеют следующие формулы:

5 5

Фосфорные эфиры моносахаридов. Фосфорные эфиры играют исключительно большую роль в обмене веществ И' являются промежуточными соединениями в синтезе углеводов молока. В молоке обнаружены: глюкозо-1-фосфат, глкжозо-6-фосфат, галактозо-1-фосфат, фруктозо-6-фосфат, фруктозо-1,6-дифосфат и другие моно- и дифосфаты:

где знаком' ® обозначен остаток фосфорной кислоты Н2РО3.

Аминосахара. Среди производных моносахаридов, кроме фосфорных эфиров,, большой биологический интерес представ­ ляют амннопроизводные. Из амннопронзводнНх в молоке обна­ ружены гексозамины (глюкозамин, галактозамин) и сиаловая кислота. Небольшая часть гексозаминов (в виде ацильных про­ изводных и их фосфорных эфиров) обнаружена в молоке в сво­ бодном состоянии.^ В основном гексозамины, сиаловая кислота и моносахариды (галактоза, глюкоза, фукоза, манноза) входят в состав мукополисахаридов, которые соединены с белками молока, образуя гликопротеиды (мукопротеиды) [310, 292, 405, 434]. Содержание гексозаминов и сиаловой кислоты в соедине­ ниях с белками молока дано в табл. 13. Формулы гексозаминов и сиаловой кислоты следующие:

СН2ОН

ноЛ ~ ~ Ч 1 ijpOH

56

Содержание моносахаридов и их производных в белках молока

Лактоза (молочный сахар)

Строение и общие свойства. Впервые упоминание о молоч­ ном сахаре относится к 1583 г. и принадлежит Турнейссеру. Более подробно получение лактозы описано итальянцем' Бартолетти (1633 г.). В 1694 г. Тести ввел название «молочный сахар». Молочный сахар, или лактоза, в свободном виде находится в мо­ локе млекопитающих животных, а также'в женском молоке. Кроме того, лактоза найдена в пыльцевых трубочках некоторых растений (В. Кретович, 1961). В коровьем молоке количество

57

лактозы составляет в среднем 4,7% (с колебаниями от 4,5 до 5,2%). Она содержится в молоке как в свободном, так и свя­

-татке глюкопиранозы, который обусловливает ряд химических реакций. Лактоза восстанавливает фелингову жидкость до заки­ си меди, серебро из аммиачного раствора азотнокислого сереб­ ра, образуя так называемое серебряное зеркало, а также дает - другие реакции, характерные для химических соединений со сво- -бодной альдегидной группой. Свойство лактозы при кипячении восстанавливать окисную медь фелинговой жидкости до закиси меди используется для количественного определения ее в моло­ ке [133]. Лактоза при этом окисляется до лактобионовой кис-

.лоты:

С ООН

I

н — с —о н

Л а к т о з а Л а к т о б и о н о б а я к и с л о т а

Под влиянием азотной .кислоты лактоза подвергается гидро­ лизу, продукты распада затем окисляются до сахарной и слизе­ вой кислот.

Лактоза нерастворима в серном эфире и абсолютном этано-

.ле, но растворима в холодном абсолютном метаноле, содержа­ щем хлористый кальций. По сравнению с сахарозой она хуже растворима в воде. Водные растворы ее вращают плоскость поляризованного луча вправо, причем свежеприготовленный

J58

и раствор лактозы через некбторое время меняет угол вращения в сторону уменьшения. Изменение угла вращения свежеприго­ товленного раствора лактозы, называемое мутаротацией, пока­ зывает, что лактоза в растворе существует в различных струк­ турно-изомерных гидратных формах ( а и р ) . Формы отличаются пространственным расположением групп ОН около глюкозидного углеродного атома и легко переходят одна в другую. При" достижении равновесия между а- и p-формами угол вращения раствора лактозы стабилизируется. Удельное вращение а-фор-

[53, 59, 126, 132, 156, 316, 362]. Скорость перехода а-лактозы в р-лактозу и обратно зависит от температуры — чем выше тем­ пература, тем быстрее этот переход, а следовательно, скорее наступает равновесие между а- и p-формами. С. Берман [28], найдено математическое выражение скорости взаимного пере­ хода а- и р-форм лактозы. В водных растворах лактозы содер­ жание p-формы превышает почти в 1,5 раза содержание а-фор- мы. Растворимость лактозы увеличивается с повышением тем­

Кроме двух гидратных а- и p-форм, лактоза может нахо­ диться в а-ангидридном и p-ангидридном состояниях. Между

59