Гидролитические и другие ферменты

К гидролитическим ферментам относят ферменты, ускоряющие рас­щепление жиров, углеводов, белков и других более сложных соединений на более простые (с присоединением воды). В молоке содержатся липа­зы, фосфатазы, протеазы, лактаза, амилаза, лизоцим и некоторые другие гидролитические ферменты.

Липазы.Ферменты катализируют гидролиз триглицеридов молочно­го жира. В молоке содержатся нативная и бактериальная липазы. Количество нативной липазы незначительно. Она связана, главным образом, с казе­ином (плазменная липаза), и лишь небольшая часть ее (около 1%) адсор­бирована оболочками жировых шариков (мембранная липаза). Иногда происходит перераспределение плазменной липазы с белков на жиро­вые шарики. При этом в результате гидролиза жира выделяются низко­молекулярные жирные кислоты (масляная, капроновая, каприловая) и молоко прогоркает.

Прогоркание молока в результате гидролиза жира под действием ли­паз (липолиз) может происходить в процессе хранения и после техноло­гической обработки молока - перекачивания, гомогенизации и т. д.

Нативная липаза инактивируется при температуре пастеризации 80°С. Бактериальные липазы более термостабильны. Они разрушаются при 80 - 90°С.

Фосфатазы. Фермент фосфатаза гидролизует эфиры фосфорной кис­лоты. В свежевыдоенном молоке обнаружены щелочная фосфатаза (с оп­тимумом рН 9,6) и незначительное количество кислой фосфатазы (с оп­тимумом рН около 5). Фосфатазы попадают в молоко из клеток молоч­ной железы. Щелочная фосфотаза концентрируется на оболочках жиро­вых шариков, кислая связана с белками. Щелочная фосфатаза молока чувствительна к повышенной температуре, кислая фосфатаза термоста­бильна. Нагревание молока в течение 30 мин при 63°С, кратковременная и моментальная пастеризация при 74—85°С полностью разрушают щелочную фосфатазу. Высокая чувствительность фосфатазы к нагреванию была использована при разработке метода контроля эффективности па­стеризации молока и сливок (фосфатазная проба).

Протеазы (протеолитические ферменты). Протеазы катализируют гид­ролиз пептидных связей белков и полипептидов. В молоке содержится небольшое количество нативной протеазы, переходящей из крови. Она вызывает гидролиз β-казеина. Фермент термостабилен, инактивируется при тем­пературе выше 75°С. Микрофлора молока выделяет более активные про­теазы, которые могут вызвать различные пороки молока и масла. Так, при размножении в молоке микрококков и гнилостных бактерий появ­ляется горький вкус, при пониженной кислотности (35 - 40°Т) наблюда­ется его свертывание.

Молочнокислые бактерии вырабатывают малоактивные протеазы, которые, однако, имеют важное значение при созревании сыров. Актив­ность протеолитических ферментов, выделяемых молочнокислыми па­лочками и стрептококками, различна. Палочки, по сравнению со стреп­тококками, выделяют более активные ферменты.

При производстве сыров для свертывания молока применяют протеолитический фермент животного происхождения -сычужный фермент (химозин). Известны заменители сычужного фермента — пепсин и про­теолитические ферменты микробного происхождения..

Лактаза. Лактаза катализирует реакцию гидролити­ческого расщепления лактозы на глюкозу и галактозу. Молочная железа фермент почти не вырабатывает, его выделяют мо­лочнокислые бактерии и некоторые дрожжи. Лактаза имеет оптимум дей­ствия при рН 5 и температуре 40°С. ). В молочной промышленности применяют при выработке сгущенного молока с сахаром в производстве низко-лактозных молочных продуктов.

Амилаза. Этот гидролитический фермент катализирует расщепление крахмала до декстринов и мальтозы. В нормальном молоке содержится небольшое количество амилазы, при заболевании коров маститом ее содержание повышается. Амилаза имеет оптимум действия при рН 7,4 и температуре 37°С. Фермент инактивируется при пастеризации молока - нагревание до 63°С в тече­ние 30 мин разрушает амилазу полностью.

Лизоцим (мурамидаза).Это очень важный фермент молока: он гидролизует связи в полисахаридах клеточных стенок бактерий и вызывает их гибель. Вместе с другими антибактериальными факторами (имму­ноглобулинами, лактоферрином, лактопероксидазой, лейкоцитами и др.) лизоцим обусловливает бактерицидные свойства свежевыдоенного молока. Коровье молоко содержит небольшое количество лизоцима, в женском молоке его в 3000 раз больше. Он относится к основным бел­кам (имеет изоэлектрическую точку при рН 9,5), в кислой среде термо­стабилен.

Контрольные вопросы:

1. Дайте определения ферментов и расскажите об их свойствах.

2. Назовите окислительно-восстановительный ферменты молока.

3. Перечислите гидролитические ферменты молока.

Лекция 8

ВИТАМИНЫ В СОСТАВЕ МОЛОКА

Витамины (от лат. vita - жизнь) - низкомолекулярные соединения раз­нообразного химического строения, необходимые для нормальной жиз­недеятельности животных, человека, растений и микроорганизмов. Вита­мины играют важную роль в обмене веществ Отсутствие или недостаток в пище витаминов приводит к нарушению обмена веществ, и в конечном итоге к заболеваниям (авитаминозам и гиповитаминозам).

Витамины были открыты в 1880 г. русским ученым Н. И. Луниным. Он установил, что пища человека и животного кроме белков, жиров, уг­леводов и солей должна содержать незначительное количество каких-то неизвестных жизненно важных веществ. Позже польский ученый К. Функ назвал эти вещества витаминами. В настоящее время известно более 20 витаминов и выяснена их химическая природа. По признаку раство­римости все витамины можно разделить на жирорастворимые (A, D, Е и К) и водорастворимые (витамины группы В, С и др.)

Молоко содержит практически все витамины, необходимые для нор­мального развития человека. Они попадают в него из поедаемо­го животными корма и синтезируются микрофлорой рубца. Содержание витаминов в молоке колеблется в зависимости от сезона года, стадии лак­тации, рационов кормления, породы и индивидуальных особенностей коров. Кроме того, содержание некоторых витаминов изменя­ется при хранении и тепловой обработке молока (пастеризации, сгуще­нии, сушке).

Жирорастворимые витамины молока включены в оболочки жировых шариков, водорастворимые содержатся в свободном виде и в составе различных ферментов.

Жирорастворимые витамины

Витамин А (ретинол).Недостаток витамина А в организме человека вызывает заболевания глаз: куриную слепоту (утрата зрения в сумерках) и сухость роговицы (ксерофтальмия). Этот витамин участвует в окисли­тельных процессах, протекающих в организме. Его считают витамином роста, он повышает сопротивляемость организма инфекционным забо­леваниям и т. д.

Витамин А образуется и накапливается лишь в организме человека и животных. В растениях содержится желтый пигмент - β-каротин, из которого в животном организме образуется витамин А. В молоке витамина А содержится 0,004- 0,1 мг%. Молозиво содержит в 10 - 12 раз больше витамина А, чем мо­локо. Наиболее богаты витамином А молоко и сливки лет­не-осеннего периода, когда животные поедают зеленый корм, содержа­щий много каротина. Масло, выработанное из летнего молока, содержит в 4 раза больше витамина А, чем масло из зимнего молока.

Витамин D (кальциферол).Этот витамин регулирует фосфорно-кальциевый обмен в организме человека. Его недостаток в пище нарушает процесс отложения в костях солей кальция и фосфора, что приводит к заболеванию рахитом. Витамин D образуется в организме животных и человека при их ультрафиолетовом об­лучении. Молоко содержит сравнительно мало витамина D, летом его в 5 - 8 раз больше, чем зимой.

Витамин Е (токоферолы).Недостаток витамина Е вызывает стериль­ность (бесплодие) животных. Витамин Е предохраняет жиры от окисле­ния, т. е. обладает антиокислительными свойствами. Токоферолы синтези­руются только в растениях (ими богаты растительные масла). В организм животных токоферолы попадают с растительными кормами. В молоке содержится в среднем 0,09 мг% витамина Е, причем его количество летом больше, чем зимой.

Витамин К (витамин коагуляции крови).Этот витамин влияет на про­цесс свертывания крови. Содержится в зеленых растениях, в организме животных и человека синтезируется микрофлорой кишечника. В коро­вьем молоке витамин К содержится в незначительных количествах.

Водорастворимые витамины

Витамин B₁ (тиамин).Витамин B₁, имеет важное значение для обмена углеводов, жиров и белков. При недостатке витамина B₁, накапливается пировиноградная кислота, избыточное количество которой отрицательно действует на нервную ткань. Недостаток витамина вызывает расстройство нервной системы и заболевание «бери-бери», или полиневрит.

В молоке содержится, в среднем, 0,04% витамина B₁. Его количество в молоке в течение года почти постоянно и практически не зависит от корма. Способностью синтезировать витамин B₁, а также витамин В₂ обладают некоторые микроорганизмы заквасок. По­этому его содержание в кисломолочных продуктах можно повысить пу­тем применения активных заквасок.

Витамин В₂ (рибофлавин).Рибофлавин представляет собой желто-зе­леный пигмент, который был впервые выделен из молочной сыворотки. При его недостатке нарушаются процессы окис­ления органических веществ, прекращается рост животных и т. д. Вита­мин В₂ синтезируется микрофлорой кишечника человека и животных.

Содержание витамина В₂ в среднем 0,28 мг%. В молозиве его содержится в 3- 4 раза больше, чем в молоке. Витамин по­ступает в молоко из корма и синтезируется микрофлорой рубца. Потреб­ность человека в витамине В₂ удовлетворяется, в основном, за счет мо­лочных продуктов.

Витамин РР (ниацин, никотиновая кислот,).При его недостатке возникают кожные заболевания (пеллагра), рас­стройство нервной системы и пищеварения. Витамин образуется микро­организмами рубца животного.

В молоке содержится мало витамина РР. Оно, однако, богато триптофаном, из которого в организме человека синтезируется никотиновая кислота.

Витамин В₁₂ (кобаламин).Витамин обладает высокой биологической активностью. Недостаток витами­на В₁₂ вызывает злокачественную анемию (злокачественное малокровие). Витамин В₁₂ в природе синтезируется, главным образом, микроорганиз­мами, которые и служат основным источником его промышленного по­лучения. В организме человека и животных он не синтезируется.. В молоке витами­на В₁₂ содержится около 0,4 мкг на 100 г (суточная потребность состав­ляет 3 мкг). Молоко и молочные продукты покрывают более 20% суточ­ной потребности человека в витамине В₁₂.

Витамин С (аскорбиновая кислота).Она участвует в окислительно-вос­становительных процессах, происходящих в организме. Недостаток ви­тамина С в пище может вызывать цингу. В сыром молоке содержится 0,3 - 2,0 мг% витамина С. Витамин С син­тезируется микрофлорой рубца, его содержание в молоке зависит от ин­дивидуальных особенностей животного. Обычно оно повышается зимой и понижается летом.

При хранении молока количество аскорбиновой кислоты снижается. Свет действует разрушающе на аскорбиновую кислоту, поэтому при хра­нении молока в прозрачных бутылках потери витамина С составляют 50% и более. Лучше сохраняется витамин в бутылках из темного стекла и бумажных пакетах. Это важно учитывать при выпуске витаминизирован­ного молока и кисломолочных напитков.

Витамины В₆, В₃ и другие, Витамин В₆ (пиридоксин) входит в со­став ферментов. Содержание пиридоксина в молоке составляет 0,05 мг%.

В₃ (пантотеновая кислота), биотин, фолиевая кислота (фолацин) вхо­дят в состав ряда ферментов и имеют важное биологичес­кое значение. Данные витамины необходимы для роста дрожжей и мо­лочнокислых бактерий. Поэтому недостаток их в молоке весной может быть причиной плохого сквашивания молока при приготовлении бакте­риальных заквасок и выработке молочнокислых продуктов.

Контрольные вопросы:

1. Назовите основные водорастворимые витамины молока.

2. Назовите основные жирорастворимые витамины молока.

Лекция 9

ГОРМОНЫ И ГАЗЫ.