Казеин — молочный белок¶

Казеин — это основной белок молока млекопитающих, в том числе коровьего и человеческого. Он составляет около 80 % всех белков коровьего молока и именно он делает молоко белым и непрозрачным. Простыми словами, казеин — это «творожный белок»: при сворачивании молока кислотой или сычужным ферментом он выпадает в осадок, из которого получается творог и сыр.

¶Состав и строение

Казеин — это не один белок, а группа близких по строению белков (фракций): αs1-казеин, αs2-казеин, β-казеин и κ-казеин. В молоке они образуют сложные агрегаты — мицеллы, размером от 50 до 500 нанометров. Мицелла устроена так: внутренняя часть состоит из кальциевых солей казеина (казеинатов), а внешнюю оболочку образует κ-казеин, который удерживает всю структуру в растворённом состоянии и не даёт белку выпасть в осадок.

Именно разрушение этой оболочки приводит к свёртыванию молока. Если в молоко добавить кислоту (например, лимонную), оболочка разрушается, и мицеллы слипаются — так получается кислотный творог. Если добавить сычужный фермент (химозин, добываемый из желудка телят), κ-казеин расщепляется, и молоко сворачивается более плотным сгустком — так делают сыр.

¶Химические свойства

Казеин — это фосфопротеин, то есть в его молекулах содержатся остатки фосфорной кислоты. Благодаря этому белок связывает кальций и фосфор, делая их доступными для усвоения. По аминокислотному составу казеин считается полноценным: в нём присутствуют все незаменимые аминокислоты, включая лизин, метионин и триптофан.

Казеин устойчив к нагреванию — в отличие от сывороточных белков (альбумина и глобулина), он не сворачивается при кипячении. Поэтому молоко, прокипячённое и охлаждённое, при добавлении кислоты всё равно даёт творог. Из-за медленного переваривания казеин в желудке образует плотный сгусток, из которого аминокислоты поступают в кровь постепенно — в течение нескольких часов. На этом свойстве основано производство казеиновых добавок для спортсменов.

¶Получение и производство

Основные способы получения казеина из молока:

• Кислотный способ — молоко подкисляют до pH 4,6 (изоэлектрическая точка казеина), белок выпадает в осадок, промывают, прессуют и сушат.
• Сычужный способ — молоко сворачивают сычужным ферментом, получают плотный сгусток, который перерабатывают в сырную массу.
• Микробиологический способ — кислоту образуют молочнокислые бактерии в процессе брожения.

В промышленности различают пищевой казеин (для производства продуктов) и технический (для промышленных целей). Мировое производство казеина оценивается в сотни тысяч тонн в год; крупнейшие производители — страны с развитым молочным животноводством.

¶Применение

¶Пищевая промышленность

Казеин и его соли (казеинаты натрия, кальция) используют как пищевую добавку Е469 и родственные ей. Они работают как эмульгаторы и стабилизаторы: удерживают жир и воду в однородной смеси, придают продуктам кремовую текстуру. Казеинаты добавляют в:

• кофейные сливки и сухие сливки;
• мороженое;
• кондитерские изделия;
• колбасы и мясные продукты;
• заменители грудного молока для младенцев (гидролизованный казеин).

Казеиновый белок также выступает основой для производства некоторых сыров и творожных десертов.

¶Медицина и диетология

Казеиновые гидролизаты применяются в лечебном питании, в том числе для пациентов с нарушениями пищеварения. Казеинат кальция используется как пищевая добавка, восполняющая дефицит кальция. Отдельные пептиды казеина обладают биологической активностью — изучаются их гипотензивные (снижающие давление) и седативные свойства.

¶Промышленность и искусство

Технический казеин применяется в производстве:

• казеинового клея (прочный клей для дерева, бумаги, кожи);
• искусственного шёлка и волокон;
• лаков и красок;
• пластмасс (казеиновые пластмассы были распространены в первой половине XX века);
• огнеупорных материалов.

Казеиновая живопись — техника, известная с античности и возрождённая в XIX–XX веках. Казеиновые краски изготавливают из обезжиренного молока, обработанного известью; они матовые, светостойкие и долговечные. Этой техникой работали художники Николай Рерих и многие другие.

¶Казеин и здоровье

Казеин относится к аллергенам молока. У части детей наблюдается непереносимость коровьего молока, связанная в том числе с реакцией на казеин. При этом аллергия на казеин часто сочетается с аллергией на лактозу, хотя это разные вещества: лактоза — сахар, казеин — белок.

В пищевой индустрии казеин иногда упоминается в контексте споров о пользе и вреде молочных продуктов. Часть исследований связывает высокое потребление казеина с повышенным уровнем ИФР-1 (инсулиноподобного фактора роста) в крови, однако общий вывод о влиянии казеина на здоровье остаётся предметом научных дискуссий.

¶Интересные факты

• Казеин был открыт в 1820-х годах; термин происходит от латинского caseus — «сыр».
• Казеиновые нити — один из древнейших клеевых составов: им склеивали дерево и кость ещё в Древнем Египте.
• Казеин входит в состав «молочных зубов» — он является частью минеральной матрицы зубной эмали.

Источники:

• Большая медицинская энциклопедия (раздел «Белки молока»)
• ГОСТ 31450-2013 «Казеин натрия»
• Ф. Йенсен, «Химия молока»
• М. Я. Рысев, «Технология молока и молочных продуктов»