Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биохимия пищевых продуктов и их метаболизм. Учебно-методическое пособие
.pdf
Термоустойчивость. Под термоустойчивостью, или тер-
е
Пределы
мостабильностью, понимают способность молока сохранять агрегативную устойчивость белков и других компонентов при
высоких температурах. Ее выражают количеством времени, необходимым для коагуляции белков молока при 130 или 140˚С.
Для различных образцов молока она колеблется от 2 до 60
мин и выше. Главным фактором термоустойчивости молока является концентрация ионов кальция и сывороточных белков.
2.2. Химический состав и биологическая ценность
компонентов молока
В составе молока обнаружено более 100 различных веществ. В количественном отношении наиболее значительной
составной частью является вода. После высушивания до постоянной массы в молоке остаются сухие вещества, в том числе
более 20 аминокислот, около 25 насыщенных и ненасыщенных
жирных кислот, молочный сахар, более 45 макро- и микроэлементов, около 25 витаминов, значительное количество белков,
ферментов, гормонов, иммунных тел, липидов, пигментов и др.
Химический состав молока животного зависит от породы и
возраста самки, периода лактации, условий содержания и
кормления(табл. 13).
Таблица 13. Химический состав коровьего молока
Составные
части
Вода 83-89 87,0
Сухой остаток 11-17 13,0 А 0,01-0,08 0,03
Молочный жир 2,7-6,0 3,9 D - 0,00005
Фосфатиды 0,02-0,08 0,05 Е 0,05-0,25 0,15
Стерины 0,01-0,06 0,03 В
Азотистые соединения: В
казеин 2,2-4,0 2,7 С 0,5-3,5 2,0
альбумин 0,2-0,6 0,4 РР 0,10-0,20 0,05
глобулин и другие белки 0,05-0,20 0,2 пигменты 0,01-0,05
Небелковые соединения 0,02-0,08 0,1 газы 3-15мл% 7мл%
Молочный сахар 4,0 4,7
Соли неорганических кислот
Соли органических кислот
Зола 0,60-0,85 0,7
Пределы
колебаний,
%
0,5 0,65
0,1-0,5 0,3
Среднее
содержа-
ние, %
Составны
части
Ферменты
витамины:
1
2
колеба-
ний, мг%
- -
0,03-0,06
0,06-0,20
Среднее
содержа-
ние, мг %
0,05
0,15
0,02
161
Вода. Преобладающее количество воды поступает в молоко из крови, небольшая часть образуется в процессе метаболизма.
В молоке вода находится в свободном и связанном состояниях. Свободная вода легко удаляется при сгущении и других обработках. Связанная вода входит в состав сольватных
оболочек коллоидов. В свежем молоке содержится 2,0 - 3,5%
связанной воды, в обезжиренном - 2,13 - 2,59%, в сливках 20%
жирности - 2,5 - 3,42%.
Таблица 14. Состав молока домашних животных
Содержание, %
Животные Вода Белки Жиры Молочный сахар Соли
Кобыла 90,3 1,8 1,1 6,0 0,4
Ослица 90,1 1,8 1,4 6,0 0,5
Корова 87,3 3,4 3,6 5,0 0,7
Коза 87,0 3,7 4,0 4,5 0,9
Верблюдица 86,5 4,0 4,0-5,0
5,6 0,9
Овца 84,0 5,1 6,1 4,2 1,0
Буйволица 83,0 4,6 7,4 4,2 0,9
Свинья 82,4 6,1 6,4 4,0 1,1
Кошка 81,5 9,3
3,5 4,9 0,7
Собака 77,0 9,7 9,3 3,1 0,9
Крольчиха 70,0 15,5 10,4 1,9 2,7
Олениха 65,0 14-20
17,0 2,8 1,5
Важнейший белок молока - казеин. Это сложный белок,
относящийся к группе фосфопротеидов, составляет около 80%
всех белков молока. Известны три казеина молока: α, β, γ - казеины; различаются они, главным образом, по количеству содержащего в них фосфора. Так, α-казеин содержит 1, β-казеин 0,6, γ-казеин - 0,1% фосфора. Казеины различаются также по
электрофоретической подвижности и другим признакам. В мо-
162
локе казеины находятся в виде сложных казеинат-кальцийфосфатных комплексов, относительно легко распадающихся
под действием кислот в изоточке. Казеины как явно кислые
белки хорошо титруются щелочью, их относят к категории четырех-, пяти-, и даже восьмиосновных кислот. В молекулах казеина имеются функциональные ионогенные группы: карбоксильные, аминные, имидазольные, гидроксильные, гуанидиновые и другие. При помощи большинства этих групп казеины
реагируют с формальдегидом, ацетальдегидом, молочным сахаром, глюкозой и многими другими веществами.
В свежем молоке казеин находится в растворимой форме
и называется казеиногеном. При подкислении молока до рН 4,5
- 4,7 или при действии сычужного фермента казеиноген теряет
свойства растворимости и выпадает в виде нерастворимого казеина. По аминокислотному составу казеины относятся к полноценным белкам, так как содержат все незаменимые аминокислоты.
α-лактоальбумин - белок типа альбуминов, полноценный
по аминокислотному составу, выделяется методом высаливания сернокислым аммонием.
Сывороточный альбумин молока коровы близок к αлактоальбумину.
β-лактоальбумин - белок типа глобулинов, растворимый в
слабых и насыщенных солевых растворах; при рН 5,2 и 80°
коагулирует.
Иммунные белки молока относятся к белкам типа глобулинов крови. Они отличаются от β-лактоглобулинов большим
молекулярным весом и наличием в молекуле углеводной группы (глюкозы и глюкозамина).
Липопротеиды оболочек жировых шариков молока представляют собой очень слабые комплексы из белка, фосфатидов,
холестерина, глицерина и жирных кислот. Они при обработке
спиртом быстро распадаются. В оболочках жировых шариков
найдены медь-протеиновые, железо-протеиновые комплексы,
которые еще недостаточно изучены.
Количественное содержание основных белков сыворотки
коровьего молока следующее: β-лактоглобулинов - 59,2%, α-
163
лактоальбумина - 28,3%, иммунных белков 5,8% и сывороточного альбумина - 6,7%.
В составе белков сыворотки молока находятся также про-
дукты распада белков - полипептиды.
В молоке всегда присутствуют ферменты: каталаза, ами-
лаза, дегидрогеназы и др.
Углеводы молока представлены, главным образом, дисахаридом - лактозой и очень небольшим количеством виноградного сахара.
Лактоза, или молочный сахар, подвергается молочнокислому брожению с образованием молочной кислоты. Молочнокислое брожение происходит в простокваше и кумысе. Кроме
молочнокислого брожения лактоза подвергается алкогольному,
маслянокислому и пропионовокислому брожению.
Жиры молока состоят из глицеридов, в которых преобладают олеиновая и пальмитиновая кислоты, в меньшем количестве обнаружены миристиновая, капроновая, масляная и др.
В состав жиров входят также липиды: лецитины, кефалины и
стерины, а также жирорастворимые: токоферолы, каротины. В
1 мл коровьего молока содержится до 5 - 6 млн молочных шариков. Количество липидов в жире следующее: фосфатидов 0,6 -1,05 мг%, общего холестерина - 0,27 - 0,33 мг%, стериды
концентрируются в оболочках жировых шариков.
К числу важных составных частей молока сельскохозяйственных животных относятся витамины: А, Е, К, D, В1, В2, В6,
В12 и др.
Количество витаминов группы В
в коровьем молоке, γ% (средние показатели):
Тиамин 35-40 Пиридоксин 50-60
Рибофлавин 150-170 Биотин 2,0-5,0
Никотинамид 80-90 Холин 13000-15000
Пантотен 300-400 Инозит 13000-18000
Кобаламин 0,3 - 0,4 Фолиевая кислота 0,1 - 0,4
Количество витамина D - 0,5 - 10 ИЕ на 100 мл, витамина
С - 0,5 -2,5 мг%.
164
Летнее молоко всегда содержит значительно больше
витаминов, чем зимнее. Молоко различных животных различается по содержанию витаминов. Так, например, в молоке
кобылицы аскорбиновой кислоты значительно больше, чем в
молоке коровы или овцы, и т. д.
Количество и соотношение витаминов в молоке зависит
от условий кормления и содержания животных. Витамина А
в коровьем молоке в три раза больше, чем каротина. Бедно
каротином козье молоко. В молочных продуктах количество
витамина А почти не уменьшается.
Содержание витамина D в молоке зависит от периода
лактации. В молозиве его больше, чем в молоке. При пастеризации витамин D сохраняется, так как он довольно устойчив к нагреванию. В 100 мл коровьего молока содержится 37
мг витамина А, 42 мг витамина В1, 1,8 мг витамина С, 0,5 4,0 мг витамина D, 85 мг витамина РР, 0,32 мг витамина В12
и 158 мг витамина В2.
При пастеризации молока в закрытом пастеризаторе витамин С не разрушается, а при открытой пастеризации содержание его снижается. Низкая температура замедляет
окисление этого витамина. Поэтому быстрое охлаждение
выдоенного молока предохраняет его не только от скисания,
но и от потери витамина С.
Минеральные вещества находятся в виде солей, кислот, ионов, биокомплексов, входят в состав металлоэнзимов
и др. К ним относятся соединения калия, натрия, кальция,
магния, железа и других, количество их колеблется от
0,00001 до 0,1%. Молоко более богато солями, чем кровь. Из
общего количества минеральных веществ молока до 26% падает на калийные соли, до 20% - на кальциевые, до 0,5% - на
натриевые. Из кислот наиболее важна фосфорная, количество которой в молоке может составлять до 20% от общего количества минеральных веществ.
Большое значение имеет железо молока. Оно необходимо
молодняку для синтеза гемоглобина. Количество железа в литре
молока коров достигает 0,5 мг; коз - 0,45 мг; овец - до 1,1 мг; лошадей - до 0,7 мг; у свиней -до 0,45 мг; собак - до 4,1 мг.
165
Молозиво. В первые дни после родов молочная железа
самки выделяет молоко, отличающееся по составу от обычного, его называют молозивом. Это желтоватая, густая, солоноватая жидкость слабокислой реакции, содержит почти в
три-пять раз больше альбуминов и глобулинов, чем казеина.
Богата лецитином и ферментами, бедна сахаром. В жире молозива много ненасыщенных жирных кислот и витамина А.
Из минеральных веществ много фосфорной кислоты, кальция и магния. Удельный вес - 1,040 -1,080.
Состав молозива коровы следующий: воды - 72%, казеина - 4,8%, альбуминов и глобулинов до 10%, жиров до
8,5%, сахара - 3,55%, солей - 1,15%.
Пигменты. Молоко содержит каротины, лактофлавин,
небольшое количество хлорофиллов. От них зависит окраска
молока.
2.3. Механизм биосинтеза белков, углеводов и липидов
молока
Для решения ряда научных и практических вопросов
зооинженерам наиболее важно изучить химический состав и
пути синтеза органических веществ молока, выявить факторы, контролирующие качество и количество секретируемого
молока; разработать методы, позволяющие при минимальной
затрате кормов получать максимальный удой. Решить эти
вопросы можно только зная механизм биохимических процессов, протекающих в молочной железе.
По химической природе белки, жиры и углеводы молока отличаются от этих же веществ крови. Необходимо знать:
1) из каких предшественников образуются белки, жиры
и углеводы;
2) механизм взаимосвязи предшественников крови с ор-
ганическими веществами молочной железы.
В каждую минуту лактирующая корова выделяет с молоком около 0,66 г жира, 0,80 г лактозы и 0,60 г белков. Высчитано, что каждая клетка молочной железы в секунду выделяет около 4х106 молекул лактозы и около 4,1 х 106 молекул жира и примерно до 10 000 молекул казеина.
В синтезе этих веществ используются низкомолекуляр-
166
ные соединения. В клетках они активируются и превращаются затем в соответствующие составные части молока.
Синтез белков происходит в молочной железе с большой скоростью. Радиоактивные аминокислоты, введенные в
кровь лактирующей коровы, немедленно обнаружились в казеине молока и в β-лактоглобулине, тогда как белки крови,
помеченные радиоактивными изотопами, участвовали в синтезе только в малой степени или совсем не участвовали.
Фосфор казеина происходит из неорганического фосфата
крови. Лактоглобулины также синтезируются в молочной
железе. И только γ-глобулины, γ-казеины и сывороточный
альбумин поступают в молоко из крови. Есть данные, что в
синтезе части белков молока принимают участие ацетат,
глюкоза и бикарбонаты.
Считают, что 80 - 90% белка возникает из свободных
аминокислот, приносимых в железу кровью из «фонда» аминокислот железы.
γ-казеин, иммунные глобулины и сывороточный альбумин поступают в молоко непосредственно из кровяного русла.
Например: в течение суток в организме коровы весом
500 кг распадается и синтезируется 104 белка плазмы крови,
при суточном удое 15 литров образуется 485 г белков молока.
Между белками плазмы крови и белками органов и молочной железы существует динамическое равновесие. Альбумины и глобулины крови свободно переходят в лимфу и из
лимфы в кровоток.
Фосфопептиды молочной железы и свободные аминокислоты участвуют в синтезе казеина.
В каждой ткани есть свои клеточные структуры и общие для всех (ядра, митохондрии, рибосомы). Эти органеллы
способны синтезировать белки из свободных аминокислот
при участии ферментов и нуклеиновых кислот (ДНК и РНК)
по схеме:
.
167
Синтез лактозы. Основными предшественниками лактозы служат глюкоза, уксусная, пропионовая, масляная и
другие кислоты.
Лактоза - дисахарид, состоящий из глюкозы и галактозы. Галактоза синтезируется из глюкозы с помощью фермента гексокиназы (рис. 12).
Рис. 12. Схема биосинтеза лактозы и других компонентов мо-
лока в молочной железе (по В.Б. Розену, 1984)
Молочный сахар образуется из глюкозы крови, причем
часть глюкозы вначале превращается в активированную галактозу (УДФ-галактозу), и только затем из глюкозы и галактозы синтезируется лактоза. В эволюционном плане молоко предназначено для вскармливания потомства, а из дисахарида лактозы при ее переваривании образуются моносахариды - глюкоза и галактоза. Скорость всасывания галактозы выше, чем других моносахаридов, что имеет определенное биологическое значение.
Конечные этапы биосинтеза молочного сахара из активированной галактозы и глюкозы контролируются специальной
ферментной системой - синтетазой лактозы. В молочной железе
эта система состоит из ферментов галактозилтрансферазы (бе-
168
лок А), содержащейся в различных тканях, и α-лактоальбумина
(белок В), специфичного для лактирующих молочных желез.
Синтез лактозы молока происходит на 80% из глюкозы
крови. Частично (до 20%) лактоза синтезируется из ацетата и
пропионата. Установлено, что для коровы с суточным удоем в
20 литров молока необходимо при синтезе лактозы около 9000
г лактозы.
Синтез глицерина. Глицерин может доставляться в железу с кровью, синтезироваться в ее тканях. Сама ткань вымени
превращает глицерин в лактозу, летучие жирные кислоты и серии казеина.
Глицерин синтезируется при гликолитическом и пентозофосфатном окислении глюкозы.
В синтезе глицерина активное участие принимает как ацетат, так и глюкоза и даже пропионат.
Синтез липидов. В настоящее время считают, что молочный жир синтезируется путем преобразования в эпителиальных
клетках альвеол молекул триглицеридов, фосфолипидов, эфиров холестерина, доставляемых с кровью, а также в результате
реакции этерификации свободных жирных кислот тканей железы с α-глицеринфосфорной кислотой.
Поступающие с кровью в ткани железы эти вещества расщепляются в клетках жировой и паренхиматозной тканей, и из
продуктов расщепления синтезируется жир молока, отличающийся от жира крови.
В тканях железы есть две синтезирующие системы. Основная система, синтезирующая жирные кислоты с длинной и
короткой цепью при наличии переносчиков водорода НАДФ-Н,
другая, добавочная система, - в присутствии НАД-Н для восстановления ненасыщенных кислот в насыщенные.
В рубце из углеводов корма образуются кислоты брожения (летучие жирные кислоты), из которых, особенно из уксусной, синтезируются в молочной железе насыщенные в жирные
кислоты от С4 до С16. Кроме того, высшие жирные кислоты
синтезируются за пределами молочной железы. Исходным материалом для образования высших жирных кислот являются
углеводы.
169
Схема синтеза жирных кислот из глюкозы
170
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]