Общая характеристика белка казеина

Содержание Введение

1. Основные физико-химические свойства казеина

2. Применение

3. Виды казеиновых продуктов Заключение

Введение

Когда говорят, что «жизнь — есть форма существования белковых тел» (Ф. Энгельс), то подразумевают не только то, что наиболее важные составные части человеческого организма состоят из белков (мышцы, сердце, мозг и даже кости содержат значительное количеством белка), но и участие белковых молекул во всех важнейших процессах жизнедеятельности человека. Значение белков определяется не только многообразием их функций, но и их незаменимостью другими пищевыми веществами. Если жиры и углеводы в той или иной степени взаимозаменяемы, то белки компенсировать чем-либо невозможно. Поэтому белки считаются наиболее ценными компонентами пищи. Молочные белки более ценны, чем белки мяса и рыбы, и перевариваются быстрее. В своей работе я хочу рассмотреть свойства одного из белков — казеина.

1. Основные физико-химические свойства казеина КАЗЕИН (от лат. caseus — сыр), основная белковая фракция коровьего молока; относится к запасным белкам. В коровьем молоке содержание казеина составляет 2,8−3,5% по массе (от всех белков молока — ок. 80%), в женском — в два раза меньше, также g-казеин (2,5% от всего).

Элементарный состав казеина (в %) следующий: углерод — 53,1, водород — 7,1, кислород — 22,8, азот — 15,4, сера — 0,8, фосфор — 0,8. Он содержит несколько фракций, отличающихся аминокислотным составом.

Казеин является фосфопротеидом, следовательно, фракции казеина содержат остатки фосфорной кислоты (органический фосфор), присоединенные к аминокислоте серину моноэфирной связью (О-Р)

В молоке казеин находится в виде специфических частиц, или мицелл, представляющих собой сложные комплексы фракций казеина с коллоидным фосфатом кальция.

Казеин — комплекс 4 фракций: ?_s1, ?_s2, ?, ?. Фракции имеют различный аминокислотный состав и отличаются друг от друга заменой одного или двух аминокислотных остатков в полипептидной цепи. ?_s — и? — Казеины наиболее чувствительны к ионам кальция и в присутствии их они агрегируют и выпадают в осадок.? — Казеин не осаждается ионами кальция и в казеиновых мицеллах, располагаясь на поверхности, выполняет защитную роль по отношению к чувствительным. ?_s — и? — казеину. Однако? — казеин чувствителен к сычужному ферменту и под его воздействием распадается на 2 части: гидрофобный пара -?-казеин и гидрофильный макропротеид. [5]

Полярные группы, находящиеся на поверхности и внутри казеиновых мицелл (NH₂, COOH, ОН и др.), связывают значительное количество воды — около 3,7 г на 1 г белка. Способность казеина связывать воду характеризует его гидрофильные свойства. Гидрофильные свойства казеина зависят от структуры, величины заряда белковой молекулы, рН среды, концентрации солей и других факторов. Они имеют большое практическое значение. От гидрофильных свойств казеина зависит устойчивость казеиновых мицелл в молоке. Гидрофильные свойства казеина влияют на способность кислотного и кислотно-сычужного сгустка удерживать и выделять влагу. Изменение гидрофильных свойств казеина необходимо учитывать при выборе режима пастеризации в процессе производства кисломолочных продуктов и молочных консервов. От гидрофильных свойств казеина и продуктов его распада зависят водосвязывающая и влагоудерживающая способность сырной массы при созревании сыров, консистенция готового продукта.

Казеин в молоке содержится в виде сложного комплекса казеината кальция с коллоидным фосфатом кальция, так называемого казеинаткальций фосфатного комплекса (ККФК). В состав ККФК также входит небольшое количество лимонной кислоты, магния, калия и натрия.

Изучена первичная структура всех казеинов и их физико-химических свойств. Эти белки имеют молекулярную массу около 20 тыс., изоэлектрическую точку (рI) ок. 4,7. Содержат повышенные количества пролина (полипептидная цепь имеет b-структуру), устойчивы к действию денатурантов. Остатки фосфорной кислоты (обычно в виде Са-соли) образуют сложноэфирную связь главным образом с гидроксигруппой остатков серина. Высушенный казеин — белый порошок без вкуса и запаха, практически не растворим в воде в воде и органических растворителях, растворяется в водных растворах солей и разбавленных щелочей, из которых выпадает в осадок при подкислении. Казеин обладает способностью к створаживанию. Этот процесс имеет ферментативную природу. У новорожденных в желудочном соке содержится особая протеиназа — реннин, или химозин, который отщепляет от (-казеина гликопептид с образованием так называемого пара — казеина, обладающего способностью к полимеризации. Этот процесс — первая стадия створаживания всего казеина. У взрослых животных и человека образование пара — казеина происходит в результате действия пепсина. По способности к створаживанию казеин сходен с фибриногеном плазмы крови, который при действии тромбина превращается в легко полимеризующийся фибрин. Считается, что фибриноген является эволюционным предшественником казеина. Способность к створаживанию имеет большое значение для эффективной ассимиляции новорожденными молока, т. к. обеспечивает его задержку в желудке. Казеин легко доступен для пищеварительных протеиназ уже в нативном состоянии, в то время как все глобулярные белки приобретают это свойство при денатурации. При частичном протеолизе казеина, происходящем при ассимиляции молока новорожденными, образуются физиологически активные пептиды, регулирующие такие важные функции, как пищеварительную, кровоснабжение мозга, активность центральной нервной системы и др. Для выделения казеина снятое молоко подкисляют до рН 4,7 что вызывает выпадение казеина в осадок. Казеин содержит все необходимые организму аминокислоты (в т. ч. незаменимые), является главной составной частью творога и сыра; служит пленкообразователем в производстве клеев и клеевых красок, а также сырьем для пластмасс и волокон. [1]

Казеин подобно всем белкам обладает амфотерными свойствами — способен проявлять как кислые, так и щелочные свойства.

При щелочной реакции раствора казеин заряжается отрицательно, вследствие чего способен реагировать с кислотами:

Наоборот, в кислом растворе казеин приобретает способность реагировать со щелочами, т. е. катионами, при этом он заряжается положительно.

В молоке казеин имеет явно выраженные кислые свойства. Его свободные карбоксильные группы дикарбоновых аминокислот и гидроксильные группы фосфорной кислоты легко взаимодействуют с ионами солей щелочных и щелочноземельных металлов (Na⁺-, К⁺, Са²⁺, Mg²⁺), образуя казеинаты.

Свободные аминогруппы казеина могут взаимодействовать с альдегидами, например с формальдегидом:

Эта реакция лежит в основе определения содержания белков в молоке методом формольного титрования. [2]

2. Применение Как пищевой, так и технический казеин, нашел широкое применение в различных отраслях промышленности: пищевой, текстильной, химической, кожевенной, бумажной, фармацевтической и т. д.

Казеин относится к белкам с наибольшей биологической ценностью, которая определяется его быстрой ферментативной гидролизу емкостью, наличием и оптимальным соотношением незаменимых аминокислот. Поэтому во всем мире казеин и его производные находят все большее применение в пищевой промышленности. Он используется для обогащения хлебобулочных, мясных изделий и в следующих продуктах питания: восстановленное молоко, забеливатель для кофе, взбитые сливки, различные напитки, бульоны, бисквиты, кондитерские изделия. Известны и многочисленные новые пути применения казеина. Так, известны превращения его в искусственное мясо и искусственную икру. Как правило, казеин вводится в смеси для детского питания, что по современным представлениям считается биологически оправданным.

Пищевая промышленность многих стран мира, наряду с применением сухого обезжиренного молока, проявляет все больший интерес к новым видам молочно-белковых концентратов: казеину, казеинатам. Преимуществом этих видов концентратов является, в первую очередь, высокое содержание в них белка. Казеин находит разнообразное применение в промышленности. Его используют как водостойкое вещество, обеспечивающее адгезию клея на склеиваемых поверхностях, как связующее вещество в производстве клеевых красок и при проклеивании бумаги, а также в качестве стабилизатора в различных эмульсиях.

3. Виды казеиновых продуктов В зависимости от конкретной технологии производства и природы агентов, вызывающих коагуляцию и образование казеинового сгустка, получают следующие основные виды казеиновых продуктов:

— сычужный казеин, получаемый ферментативной коагуляцией белка в обезжиренном молоке с последующей промывкой и сушкой;

— кислотный казеин, получаемый подкислением обезжиренного молока кислотами до изоэлектрической точки, нагревом, промывкой и сушкой;

— казеинаты, например казеинат натрия, получаемый из кислотного казеина путем его растворения в растворе гидроксида натрия с последующей сушкой;

— копреципитаты, получаемые нагреванием обезжиренного молока до высокой температуры с последующим осаждением комплекса казеина с сывороточными белками хлоридом кальция или кислотой. [4]

казеин белок молоко

Заключение

Казеин — главный белок молока всех млекопитающих. Присутствует в молоке не в свободном виде, а в соединении с кальцием, т. е. как казеинат кальция. При скисании молоко свертывается — казеин выпадает в осадок в виде творожного сгустка. В коровьем молоке содержится около 3% казеина (по объему); на его долю приходится до 80% от общего содержания белков молока.

Казеин принадлежит к группе белков, называемых фосфопротеинами. Как и все белки, он образован из многих различных аминокислот, соединенных друг с другом в т.н. полипептидную цепь, но содержит также большое число фосфатных групп, которые и связывают кальций. Обладает амфотерными свойствами.

Растворимость казеина в различных растворах — важный фактор, определяющий его промышленное получение. Казеин растворим в разбавленных растворах щелочей и в сильных кислотах, однако нерастворим в разбавленных кислотах, где он выпадает в осадок.

Казеин получают разными способами. Один из них состоит в том, что в молоко добавляют немного кислоты. Этим казеин освобождают от кальция, а затем его осаждают слабым нагреванием. Второй способ основан на добавлении сычужного фермента, вызывающего свертывание молока. Получаемый при этом творожный сгусток служит для изготовления сыров.

Казеин — важный пищевой продукт. Хорошим источником казеина служат молоко и сыр.

Казеин находит разнообразное применение в промышленности.

1. Черников М. П., Протeолиз и биологическая ценность белков (Казеины как собственно пищевые белки), М., 1975;

2. Богатова О. В., Догарева Н. Г. Химия и физика молока: Учебное пособие. — Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004.-137 с.

3. Овчинников А. И., Горбатова К. К. Биохимия молока и молочных продуктов. Л.: Из-во Ленинградского университета, 1974.-260 с.

4. Дымар О. В., Чаевский С. И. — Производство казеина: основы теории и практики. РУП «Институт мясо-молочной промышленности», 2007 — 70с.

5. Казеин — химическая энциклопедия, URL.