Казеин в молоке¶
Казеин — это обобщённое название группы фосфопротеинов, составляющих основную часть белков молока млекопитающих, в том числе коровьего и грудного. В коровьем молоке казеин составляет около 80 % общего белка и присутствует в виде мицелл — сложных агрегатов, в которых белковые субъединицы объединены с фосфатом кальция (фосфатом кальция) и ионами кальция. Именно казеин определяет белый цвет молока, его способность сворачиваться под действием кислот и сычужных ферментов и служит основой производства большинства сыров и творога.
¶Состав и структура
В молоке млекопитающих различают несколько типов казеина: αs1-, αs2-, β- и κ-казеин. У коровьего молока соотношение этих фракций приблизительно таково: αs1 — около 38 %, αs2 — около 10 %, β — около 35 %, κ — около 12 % от общего казеина. Каждая фракция отличается аминокислотным составом, числом фосфорных остатков и свойствами.
Ключевую роль играет κ-казеин. Он расположен на поверхности мицеллы и выполняет стабилизирующую функцию: его гидрофильная часть (так называемый «макропептид») обращена к водной фазе и отталкивает соседние мицеллы, препятствуя их слипанию. Благодаря этому молоко остаётся стабильной коллоидной системой и не расслаивается.
Мицелла казеина имеет диаметр от 50 до 500 нм и содержит от нескольких сотен до нескольких тысяч белковых молекул, связанных между собой агрегатами фосфата кальция. Общая концентрация казеина в коровьем молоке — около 26–30 г/л, в грудном молоке — около 4–5 г/л, причём в грудном молоке доля κ-казеина выше, а αs-фракции — ниже, что обусловливает более мягкую структуру творога из грудного молока.
¶Свойства
Казеин обладает рядом характерных свойств:
- Кислотная коагуляция. При снижении pH до 4,6 (изоэлектрическая точка казеина) заряд мицелл уменьшается, стабилизирующая роль κ-казеина ослабевает, и белок выпадает в осадок. Именно на этом основано получение творога кислым способом.
- Действие сычужного фермента. Реннин (сычужный фермент) гидролизует связь между αs1- и κ-казеином, в результате чего мицеллы теряют стабилизацию и агрегируются. Так образуется сгусток, из которого в дальнейшем получают сыр.
- Термоустойчивость. В отличие от сывороточных белков (лактоглобулина, лактоальбумина), казеин относительно устойчив к нагреванию: при пастеризации он почти не денатурирует, что важно для стабильности молочных продуктов.
- Пищевая ценность. Казеин содержит все незаменимые аминокислоты и имеет высокую усвояемость — около 90–95 %. По биологической ценности он уступает сывороточным белкам, но превосходит многие растительные протеины.
¶Получение и промышленное использование
Промышленное получение казеина основано на двух основных методах:
- Кислотный (рефрижераторный) способ. Молоко подкисляют до pH 4,6 соляной, серной или уксусной кислотой, после чего казеин коагулирует и отделяется от сыворотки центрифугированием или фильтрацией. Полученный продукт называют кислотным казеином.
- Сычужный способ. В молоко вводят сычужный фермент, сгусток прессуют и сушат. Такой казеин называют сычужным (или сычужно-кислотным при комбинированной технологии).
Казеин применяется в пищевой промышленности как эмульгатор, стабилизатор и белковая добавка: в производстве сыров, мороженого, кондитерских изделий, спортивного питания. Натрий-казеинат и кальций-казеинат используют как пищевые добавки (Е469 и др.). В непищевых отраслях казеин применяют для производства клеёв, красок, пластмасс и волокна.
¶Казеин и здоровье
Казеин является одним из основных пищевых аллергенов молока. У части детей наблюдается аллергия на казеин коровьего молока, что требует применения гипоаллергенных смесей на основе гидролизатов казеина или аминокислотных смесей. Спорным остаётся вопрос о влиянии казеина на воспалительные процессы в организме: некоторые исследования связывают его с усилением воспаления при непереносимости лактозы и казеина, однако достоверных данных, подтверждающих прямую связь казеина с хроническими заболеваниями, недостаточно.
Отдельного внимания заслуживает казеин в спортивном питании. Медленноусвояемый казеин (особенно казеинат кальция) обеспечивает длительное поступление аминокислот в кровь, что делает его популярным добавкой для поддержания мышечной массы.
¶Примечания
В грудном молоке человека также присутствует казеин, однако его количество существенно ниже, чем в коровьем, а соотношение фракций иная — это одна из причин, по которой коровье молоко не рекомендуют давать младенцам в первые месяцы жизни.
Источники:
- Филиппов Ю. М. «Химия и технология молока и молочных продуктов»
- Фокс П. Ф. «Advanced Dairy Chemistry»
- Технологический регламент на производство молочных продуктов
- ГОСТ 31450-2013 «Молоко коровье сухое»
- Руководство по биохимии белков (ВОЗ)