Материал: Биосинтез молочного жира

Биосинтез молочного жира

Содержание

. Биосинтез молочного жира

.Окислительно-восстановительный потенциал молока

. Биохимические изменения молочных продуктов при хранении

. Охлаждение сливок

. Образование вкусовых и ароматических веществ сыра

. Пороки масла

. Физико-химические процессы, протекающие при производстве молочно-белковых концентратов

. Химические изменения при консервировании мяса

. Определение влаги в твороге

Список литературы

21. Биосинтез молочного жира

Молочный жир в молочной железе синтезируется в две стадии. На первой стадии образуются жирные кислоты и глицерин, на второй - триацилглииерины.

Жирные кислоты поступают в молочную железу в готовом виде - в составе липидов крови или синтезируются ее клетками. Из липидов крови образуются главным образом высокомолекулярные жирные кислоты молочного жира. Подтверждением этого служит высокое количество жирных кислот группы в жире молока в переходный зимне-весенний период, когда особенно активно на его синтез расходуется жир тканей животного, характеризующийся высоким содержанием высокомолекулярных жирных кислот.

Основным источником высокомолекулярных жирных кислот молочного жира у крупного рогатого скота является фракция α и β-липопротеидов крови. Частично используются и свободные, или неэтерифицированные, жирные кислоты крови. В процессе поглощения л ипопротсидов молочной железой триацилглицерины подвергаются (при участии липопротеидлипазы) гидролизу с образованием жирных кислоз, моно- и диацилглицеринов.

В клетках молочной железы синтезируются низкомолекулярные жирные кислоты молочного жира, образующийся в рубце при сбраживании микроорганизмами полисахаридов корма и накапливающийся в большом количестве в крови жвачных животных. Его концентрация зависит от рационов кормления, физиологических, индивидуальных особенностей и породы животных. Синтез жирных кислот осуществляется цитоплазматическим мультиферментным комплексом. Основным строительным сырьем при синтезе кислот является малонил-КоА, образующийся а результате карбоксилирования аиетил-КоА с участием кофермента биотииа. Установлено, что в ходе синтеза кислот ацетильная и мал он ильная группы переносятся на апилпереносящий белок (АПБ), находящийся в центре ферментного комплекса, то есть в реакциях участвуют малонил-АПБ и ацетил-АПБ.

В процессе синтеза пальмитиновой кислоты в тканях молочной железы происходит частичное прекращение наращивания углеродной цепи на этапах образования низкомолекулярных жирных кислот. Поэтому молочный жир у жвачных по сравнению с другими травоядными, а также всеядными животными и человеком отличается относительно высоким содержанием кислот с короткими цепями.

Второй компонент триацилглицеринов - глицерин - поступает в молочную железу в составе липидов крови или синтезируется (в форме глицерофосфата) при восстановлении промежуточного продукта гликолиза - дигидроксиацетонфосфата.

Триаиилглицерины синтезируются из глицерофосфата и трех молекул ацил-КоА с образованием промежуточных продуктов - фосфагидной кислоты и диацилглицерина

Включение отдельных жирных кислот в молекулы триглицеридов молочного жира регулируется специальными ферментами. Обычно в триацилглицеринах низкомолекулярные жирные кислоты находятся вместе с высокомолекулярными. Таким образом ограничивается синтез жира с высокой температурой плавления.

Наряду с приведенным механизмом, синтез триацилглицеринов в молочной железе может идти путем непосредственного ацилирования моно- и диацилглицеринов, образующихся при частичном гидролизе триацилглицеринов крови. Тогда становится понятным преимущественное положение пальмитиновой кислоты в триацилглицеринах молочного жира у второго углеродного атома глицерина. Такое положение пальмитиновой кислоты характерно именно для глицеридов крови животных.

Фосфолипиды молока синтезируются двумя путями. Например, лецитин образуется через ЦДФ-диацилглицерин или через ЦДФ-холин. В первом случае исходным веществом является фосфатидная кислота, во втором случае активированный холин в виде ЦДФ-холина вступает в реакцию с диацилглицерином. Холестерин синтезируется из ацетил-КоА в три этапа (образование меваноловой кислоты, синтез сквалена и превращение сквалена через ланостерин в холестерин).

Тркацилглидеркны молочного жира после синтеза в эндоплазматическом ретикулуме превращаются в глобулы жира, которые продвигаются к апикальной зоне клетки (их размеры по мере продвижения увеличиваются). В процессе экструзии жировая глобула обволакивается плазматической мембраной с постепенным ее сужением у основания шарика. После разрыва образовавшегося узкого перешейка шарик жира переходит в полость альвеол. При этом лишь небольшая часть шариков (3...5%) выделяется с фрагментами цитоплазмы клетки.

В полости альвеол первичная оболочка шарика жира, образовавшаяся из плазматической мембраны, перестраивается во вторичную. Поврежденная же мембрана клетки восстанавливается за счет мембранного материала вакуолей аппарата Гольджи в процессе выделения ими белкой и лактозы. На синтез и секрецию молочного жира клеткой затрачивается 4...6ч [Горбатова].

41. Окислительно-восстановительный потенциал молока

Молоко как сложная по химическому составу система содержит вещества, способные отдавать (окисляться) или присоединять (восстанавливаться) электроны; при восстановлении окисленной формы присоединяются атомы водорода. К таким веществам относятся аскорбиновая и молочная кислоты, токоферолы, рибофлавин, ферменты, пигменты, кислород, металлы и др.

Эта способность характеризуется окислительно-восстановительным потенциалом или сокращенно - редокс-потенциалом (Eh). Нормальный окислительно-восстановительный потенциал (Е0) - такой, при котором окисленная и восстановленная формы содержатся в равных концентрациях. Eh измеряется потенциометрически и зависит от отношения концентраций окисленной и восстановленной форм данного соединения и от концентрации ионов водорода среды. В создании окислительно-восстановительного потенциала молока участвуют имеющиеся в нем окислительно-восстановительные системы

и т. д.

В этом процессе участвуют также растворенный кислород и сульфгидридные группы белков. Изменение концентрации содержащихся в молоке веществ с окислительными и восстановительными свойствами влечет изменение Eh.

Окислительно-восстановительный потенциал в молоке в основном зависит от концентрации растворенного кислорода, от системы аскорбиновая кислота ↔ дегидроаскорбиновая кислота. Система молочная кислота пировиноградная кислота мало влияет на Eh, так как является необратимой и присутствует в очень малых количествах, поэтому даже в момент ее активизации ферментами практически не оказывает заметного влияния на Eh. Система лактофлавин лейколактофлавин - активно обратимая с высокоотрицательным нормальным потенциалом, но поскольку концентрация ее в молоке очень мала и находится она в полностью окисленной форме, то влияние ее на Eh незначительно.

Зависимость Eh от концентраций окисленной и восстановленной форм соединения по отношению к водородному потенциалу описывается уравнением Нернста:

где Е0 - нормальный окислительно-восстановительный потенциал, В;- газовая константа, равная 8,314 Дж·моль-1 К-1;

Т - абсолютная температура раствора, К;

n - число теряемых или приобретаемых электронов на молекулу;- число Фарадея, равное 96 500 Кл·моль-1;/Red - активность или концентрация, соответственно, окисленной и восстановленной форм данного соединения.

При 25 °С и п = 1 уравнение принимает вид:

Свежее молоко имеет потенциал на золотом или платиновом электроде от 0,2 до 0,3 В (200-300 мВ).

Окислительно-восстановительный уровень процессов в молоке зависит от концентрации ионов водорода, поэтому его выражают условным показателем rН2 и вычисляют по уравнению:

Учитывая, что в свежем молоке Eh = 0,3В, а рН 6,6, то rН2 = 23,2, то есть свежее молоко является средой со слабовосстановительными свойствами. Развитие в молоке микроорганизмов сопровождается снижением содержания кислорода и образованием ферментов, катализирующих восстановительные реакции, что вызывает резкое снижение окислительно-восстановительного потенциала. На этом основана редуктазная проба контроля бактериальной обсемененности сырого молока по скорости восстановления метиленового голубого в бесцветное вещество. Чем больше бактерий развилось в молоке, тем быстрее падает окислительно-восстановительный потенциал и быстрее происходит обесцвечивание добавленного к молоку метиленового голубого (или изменение цвета резазурина). Редуктазная проба недостаточно эффективна для контроля хранившегося на холоде сырого молока, в котором преобладает психротрофная микрофлора, вырабатывающая мало редуцирующих веществ. В этом случае применяют пробу на пируват, накапливающийся при развитии психротрофной микрофлоры.

Термическая обработка молока сопровождается улетучиванием кислорода, значительным разрушением аскорбиновой кислоты и, как следствие, приводит к резкому понижению окислительно-восстановительного потенциала. Дезодорация молока также приводит к существенному понижению окислительно-восстановительного потенциала.

Металлы (Си, Fe) и аэрация (перемешивание) способствуют повышению окислительно-восстановительного потенциала. С этим связано возникновение в молоке, сливках, сливочном масле пороков вкуса - окисленного, салистого, металлического.

Величина окислительно-восстановительного потенциала оказывает влияние на интенсивность протекания биохимических процессов и накопления вкусовых и ароматических веществ в производстве кисломолочных продуктов, сыров [Твердохлеб].

56. Биохимические изменения молочных продуктов при хранении

В процессе длительного хранения молока на фермах и заводах при температуре 3...5оС происходит в той или иной степени изменение почти всех основных составных частей молока и его свойств. Более значительному изменению подвергаются белки и жир, менее значительному - витамины, соли.

Белки. Во время хранения молока при низких положительных температурах белковая система молока (в основном казеин) может претерпевать серьезные изменения. Ослабляются гидрофобные взаимодействия, что приводит к изменению состава казеиновых мицелл.

Длительное хранение молока при 4оС сопровождается возрастанием количества растворимого казеина, достигающего через 48 ч хранения 22...42% всего казеина.

Растворимый казеин охлажденного молока представлен главным образом β-казеином, который легко диссоциирует с поверхности и из внутренней части мицелл при понижении температуры молока.

Таким образом, в процессе длительного хранения молока при низких температурах происходит изменение структуры казеиновых мицелл с выходом из их состава части казеина. Казеин переходит в плазму молока в виде мономеров, которые чувствительны к действию нативных и бактериальных протеаз. В результате протеолиза β-казеин распадается на γ-казенны и фосфопептиды.

Протеолиз фракций казеина в молоке могут катализировать щелочные и кислые напевные и бактериальные протеазы.

В молоке содержится нативная протеаза, идентичная ферменту плазмы крови животных плазмину и относящаяся к классу щелочных (сериновых) протеаз. Щелочные протеазы имеют максимум активности при слабощелочном рН 7,5...8 и температуре 37оС, но проявляют достаточно высокую активность при рН 6,5...7 и низких температурах. Они ингибируются типичными ингибиторами трипсина и гидролизуют пептидные связи, образованные Apr и Лиз. По-видимому, плазмин (или его неактивная форма плазминоген) переходит в молоко из плазмы крови. Особенно много плазмина содержит молозиво и маститное молоко.

Распад белков в сыром охлажденном молоке при длительном хранении могут вызывать также протеолитические ферменты психротрофных бактерий Achromobacter, Akaligensn др. Бактериальные протеазы могут способствовать образованию горьких пептидов и других нежелательных продуктов, придающих молоку посторонние привкусы.

Таким образом, длительное хранение сырого молока при низких температурах способствует образованию γ-казеина и других продуктов распада казеина, которые могут отрицательно влиять на технологические свойства (способность свертываться под действием сычужного фермента, структурно-механические и синерегические свойства белковых сгустков, термоустойчивость и др.), на выход сыра и других белковых продуктов (γ-казеин не свертывается сычужным ферментом и «теряется» с сывороткой), а также на органолептические свойства молока и готовых продуктов.

В связи с этим следует избегать длительного хранения сырого молока перед переработкой в белковые продукты и молочные консервы, а если длительное хранение неизбежно, необходимо применять пастеризацию или термизацию (более мягкую тепловую обработку при температуре 60...65°С с выдержкой от 2 до 20 с и выше) молока перед хранением.

Липиды. В процессе хранения охлажденного молока, меняется агрегатное состояние триацилглицеринов молочного жира, в результате которого нарушается структура оболочек жировых шариков. Оболочка приобретает хрупкость и проницаемость для жидкого жира, то есть наступает дестабилизация жира с образованием свободного жира. Перемешивание молока увеличивает степень дестабилизации. Затем наступает гидролиз свободного жира под действием липолитических ферментов - липолиз. Распад молочного жира с освобождением жирных кислот сопровождается появлением пороков вкуса молока - прогорклого, салистого и других привкусов. Гидролиз жира может быть вызван в основном нативными липазами и в какой-то степени - липазами психротрофных микроорганизмов. При хранении молока в условиях низких температур бактериальные липазы играют, по-видимому, незначительную роль в липолизе.

Прогоркание молока наступает при определенном содержании СЖК. Так, прогорклый вкус и посторонние запахи (кормовой, мыльный, рыбный) молоко приобретает при концентрации СЖК более 20 мг%.

Степень влияния отдельных жирных кислот на вкус молока не выяснена. Одни исследователи считают, что прогорклый вкус молока обусловливает преимущественно масляная кислота, другие полагают, что каприновая и лауриновая.

В процессе хранения молока происходит частичный переход фосфолипидов из оболочек жировых шариков в плазму. Скорость перехода зависит от температуры охлаждения, продолжительности хранения и степени механического воздействия на молоко.

Соли, витамины и ферменты. При хранении молока наблюдается перераспределение форм минеральных веществ, некоторое снижение количества водорастворимых витаминов и повышение активности некоторых ферментов. Так, часть мицеллярного фосфата кальция приобретает растворимость и переходит в плазму (сыворотку). Снижения содержания витаминов при хранении молока почти не наблюдается. Исключение составляет аскорбиновая кислота и в меньшей степени - тиамин и рибофлавин. При хранении охлажденного молока в течение 2 сут аскорбиновая кислота разрушается на 18%, а в течение 3 сут - на 30...70% (в зависимости от температуры хранения). Хранение молока может вызвать повышение активности плазмина, липазы и ксантиноксидазы [Горбатова].