Биохимия молока и молокообразования

Молоко – ценнейший продукт питания человека и животных. Белки, углеводы и липиды молока практически полностью усваиваются организмом. Люди используют в основном молоко коров, реже – других животных.

Молоко является секретом молочной железы. Оно состоит из плазмы и жировых шариков. Плотность молока 1,027-1,033. Температура замерзания составляет 0,54 ⁰C, реакция среды рН 6,5-7,0. Химический состав молока у разных животных представлен в таблице 16.1.(по А.И.Иващуре.)

Таблица 16.1.

Химический состав молока сельскохозяйственных

животных (%),

Животные	Вода	Белки	Липиды	Углеводы	Соли
Корова	88,0	3,2	3,5	4,9	0,8
Коза	86,9	3,8	4,1	4,4	0,8
Овца	83,6	5,1	6,2	4,2	0,9
Як	84,0	5,0.	6,5	5,6	0,9
Буйволица	82,9	4,6	7,5	4,2	0,8
Кобыла	90,3	1,9	1,0	6,5	0,3
Зебу	86,3	3,0	4,8	5,3	0,7
Олень	67,7	10,9	17,1	2,8	1,5
Свинья	82,4	6,1	6,4	4,0	1.1

Содержание воды в молоке составляет около 90%, белка – 2,9-5,0%, жира – 3,5-7 %, молочного сахара – 2,5-6,5%, минеральных веществ – около 1,5%, всего в молоке содержатся около 200 различных компонентов, в т.ч. витамины, ферменты, гормоны и т.д. Состав молока зависит от вида животного, породы, возраста, периода лактации, условий кормления.

Молоко, секретируемое в первые дни лактации называется молозивом. Оно содержит много белка – до 18%, в том числе иммуноглобулины.

Белка в молоке коров может быть до 4,0%. Основная масса молочных белков это казеины, они составляют до 80% белков молока. Они относятся к фосфопротеидам. Известно содержание 4 типов казеинов α-, β, γ, к-казеинов в соотношении 50:30:5:15% от общего количества казеина. Разные типы казеина отличаются между собой по молекулярной массе, количеству фосфорной кислоты, а к-казеин содержит и углеводы (глюкозамин, сиаловую кислоту). Молекулы казеина имеют глобулярную форму и образуют мицеллы. Каждая мицелла содержит в себе все виды казеина и состоит из 7000-8000 полипептидов, соединенных между собой ионами кальция Ca²⁺. Фермент реннин (сычужный фермент) разрушает мицеллу и происходит створаживание молока. При этом казеин с ионами кальция образует нерастворимый осадок. Казеин содержит полный набор аминокислот – является полноценным белком. Содержание фосфора составляет 0,1-1,0%, кальция тоже много, поэтому является ценным продуктом для растущего организма. Синтез казеина происходит в молочной железе.

β-Лактоглобулины – белки с Мм 150000-10⁶ Да составляют 0,2-0,32%. Содержат много сульфгидрильных групп. При нагревании молока часть SH-групп отщепляется в виде SH₂, что дает кипяченому молоку специфический запах. Синтез этих белков происходит в молочной железе.

α-Лактоглобулины – белки с Мм 16500, ИЭТ = 5,1, составляют 0,18-0,22%, по составу похожи на сывороточный альбумин.

Глобулины составляют до 3,0% от общего белка молока, 0,1-0,15%, синтезируются в лимфоидных системах. Кроме указанных белков в молоке содержатся продукты распада белков – полипептиды, свободные аминокислоты.

Углеводы молока – лактоза – дисахарид, состоящий из галактозы и глюкозы, в молоке коров содержится около 5%. Синтез лактозы происходит в молочной железе из глюкозы под действием ферментов лактоза-синтетаз.

Жиры молока имеют сложный состав. В триглициридах обнаруживается 15 различных жирных кислот; из общего количества жирных кислот молока около половины приходится на ненасыщенные жирные кислоты пальмитиновую и олеиновую. Синтез молочного жира происходит в молочной железе из глюкозы. Кроме нейтральных жиров, в молоке имеются фосфолипиды, стериды, витамины, растворимые в жирах (А, D, E, F) и в воде (В_ь B₂, B₃, B₅, B₆, B₁₂, С и др.).

Минеральные вещества составляют 0,7-1%, они находятся в свободном или связанном состоянии.

В молоке содержатся практически все минеральные вещества, входящие в состав крови, в наибольшем количестве хлориды, фосфаты, цитраты, гидрокарбонаты, сульфат натрия.

Питательная ценность молока у различных животных зависит от концентрации белков, липидов, углеводов и минеральных веществ и направлена на удовлетворение потребности роста и развития потомства. В таблице 16.2. представлена зависимость между скоростью роста новорожденных и концентрацией питательных веществ (по Чечеткину А.В.).

Таблица 16.2.

Зависимость между ростом новорожденных и содержанием в молоке белков, минеральных веществ и жира

Вид животных	Время удваивания массы новорожденного (дни)	Содержание в молоке, %
белков	минеральных веществ	жира
Лошади		2.0	0.4	1.1
Коровы		3.4	0.7	3.6
Козы		3.7	0.9	4.0
Свиньи		6.1	1.1	6.4
Овцы		6.5	1.0	4.2
Собаки		9.7	1.3	9.3
Кролики		10.4	2.7	15.5

Из таблицы видно, что рост новорожденных находится в прямой зависимости от концентрации белка, липидов и минеральных веществ.

Изучение содержания жира и белкового состава молока – важный критерий в племенной работе в животноводстве в последние годы. Одним из методических приемов является электрофоретическое разделение казеинов в полиакриламидном геле, что позволяет в дальнейшем вести селекционную работу по полиморфизму молочных белков с учетом выявленных генотипов.

БИОХИМИЯ ПОЧЕК И МОЧИ

Гомеостаз – постоянство внутренней среды организма – рН, осмотическое давление, физиологическое соотношение растворенных веществ в крови, клетках, лимфе, межклеточной жидкости регулируется сложным механизмом, в том числе, почками, где образуется моча.

Моча – основной экскрет организма – с ней удаляется из организма избыток воды, соли, яды, конечные продукты обмена белков, нуклеиновых кислот, осмотически активные вещества. В процессе образования мочи – первичной и окончательной – происходит активный перенос веществ с затратой энергии с помощью Na⁺, К⁺-АТФ-азы – "натриевого насоса". В почках происходит интенсивный обмен веществ. Так, масса почек составляет 0,5% от общей массы организма и здесь поглощается до 10% потребляемого кислорода. Потребление энергии на единицу массы в почках больше, чем в любом другом органе. Почка относится к органам наиболее богатым ферментами.

Суточное количество мочи колеблется в больших пределах в зависимости от многих факторов. Так за сутки у лошади выделяется 3-11 л мочи, у крупного рогатого скота – 6-23 л, свиньи – 2-6, собаки – 1-1,5 л. Нормальная моча представляет собой прозрачную жидкость, у лошади – темно-мутноватая.

рН мочи у плотоядных – кислая за счет кислых продуктов, серной и фосфорной кислот, а у травоядных – щелочная. Мутность мочи обусловлена выпадением в осадок уратов щавелевокислого кальция, цистина, солей фосфора, кальция. Количество мочи зависит от физиологических условий. Усиленное потоотделение, поносы, рвота уменьшают количество мочи, а повышенное потребление сочных кормов, воды обуславливают увеличение выделения мочи. Окраска мочи зависит от потребляемых кормов, наличия особых пигментов (щелочи, гемоглобина, лекарственных веществ). Плотность мочи составляет 1,010-1,070 и зависит от количества и интенсивности окраски. Осмотическое давление зависит от концентрации присутствующих солей, мочевины, креатинина, гиппуровой кислоты, температура депрессии 1,5-2,0 ^оC. При кетозах, голодании, диабете моча кислая, что связано с распадом собственных белков тела. При воспалениях мочевых путей в результате бактериального разложения мочевины рН мочи щелочная.

Химический состав мочи. В моче обнаруживаются свыше 200 различных соединений органической и неорганической природы. Органические компоненты мочи включают азотсодержащие соединения и безазотистые вещества. Мочевина является конечным продуктом обмена простых белков. От общего количества азота мочи 85% приходится на долю мочевины.

Количество мочевины зависит от количества белка корма. За сутки с мочой выделяется: у лошади – 75-100 г, коровы – 60-100 г, собаки – 3-10 г мочевины. Повышенное содержание мочевины – гиперазотурия наблюдается при диабете и связано с усиленным распадом белков в тканях организма. Пониженное содержание мочевины в моче - гипоазотурия отмечается при белковом голодании и отравлениях.

Аминокислоты обнаруживаются в моче в небольших количествах. У крупных животных за сутки с мочой выделяется до 1 г аминокислот. Мочевая кислота может быть свободной или в виде К, Na-солей (ураты) до 0,05-0,2 мг%. Содержание мочевой кислоты возрастает при подагре, при систематическом высоком содержании нуклеопротеидов в кормах.

Аллантоин – один из конечных продуктов азотистого обмена млекопитающих, образуется в печени из мочевой кислоты. У крупного рогатого скота, лошадей и свиней конечным продуктом обмена пуринов до 90-95% является аллантоин.

Креатин, креатинин – основные компоненты мочи. Креатина в моче в норме мало, содержание креатинина в %: у лошади – 0,0035, у коровы – 0,009, у свиньи – 0,01, у козы – 0,005. Количество их возрастает при напряженной мышечной работе. Для характеристики напряженности мышечной работы определяют креатининовый коэффициент – количество креатина и креатинина в мг в суточной моче в расчете на 1 кг массы животного. В норме этот коэффициент составляет у лошади 7,0, собак – 8,4, птиц – 3,4. Увеличение содержания креатина в моче наблюдается при воспалениях мышечной ткани, повышении температуры тела, диабете.

Гиппуровая кислота – продукт нейтрализации бензойной кислоты с глицином – парное соединение образуется в основном в печени, частично в почках, выделяется с мочой у лошадей и коров 160 г, у овец – до 30 г. Содержание гиппуровой кислоты возрастает при воспалениях печени и отравлениях.

Содержание конечных продуктов обмена триптофана – индоксилсерной кислоты, скатоксилсерной кислоты, индикана, составляет у лошади и коров до 200 мг на 1 л. Количество их повышается при усилении гнилостных процессов в толстом отделе кишечника, при избыточном поступлении белков с кормом, при запорах.

Кроме того, в моче содержатся в небольших количествах пигменты – уробилиноген, уробилин, урохром, гормоны, ферменты и некоторые другие азотсодержащие вещества.

Безазотистые соединения мочи: щавелевая, уксусная, пропионовая, валериановая, глюкуроновая, янтарная кислоты и их производные, фенолы и их эфиры, оксикислоты и т.д. Содержание их повышается при гнилостном распаде белков в толстом отделе кишечника.

Минеральные вещества составляют 30-40% плотного осадка мочи, в их состав входят соли натрия, калия, кальция, магния и аммония в соединении с соляной, угольной, фосфорной и серной кислотами. Из минеральных веществ наибольшее количество занимает NaCl. В суточной моче у лошади обнаруживается до 30 г хлоридов. Сера выделяется в составе фенолсерной, крезолсерной, индоксилсерной и скатоксилсерной кислот и индикана. Кроме того, в моче обнаруживаются и другие элементы, включая микроэлементы.