Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВО «Брянский Государственный аграрный университет»

Институт ветеринарной медицины и биотехнологии

Кафедра агрохимии, почвоведения и экологии

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Биологическая химия»

На тему: «Биохимия молочной железы, молозива, молока»

Матюшина Елена

Брянская область

2018 г.



СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. Строение молочной железы. Образование молока
• 2. Состав и физико-химические свойства молока и молозива
• 3. Биосинтез компонентов молока
• 3.1 Аминокислоты молока
• 3.2 Белки молока
• 3.3 Основные белки молока
• 3.4 Ферменты молока
• 3.5 Углеводы молока
• 3.6 Липиды молока
• 3.7 Простагландины
• 3.8 Витамины молока
• 4. Молокообразование
• 4.1 Лактогенез
• 4.2 Лактопоэз
• 5. Биохимия молочной продуктивности
• 5.1 Порода и возраст животных
• 5.2 Состояние здоровья коров
• 5.3 Режим кормления
• 5.4 Влияние доения
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


ВВЕДЕНИЕ

Значительный вклад в развитие биохимии молока внёс проф. Паращук (1873-1850 г.г.); развитию биохимии способствовали работы Белоусова, Брио, Граникова, Давидова, Диланяна, Дьяченко, Казанского, Климовского, Коваленко, Овчинникова, Чеботарёва и других.

При использовании высокопроизводительного оборудования очень важно сохранить свойства молока и его составные части. Вот почему технологии молочной промышленности должны обладать обширными знаниями о химических, биохимических и физических свойствах составных частей молока. молочная железа липид углевод

Молоко - полноценный и полезный продукт питания. Оно содержит все необходимые для жизни питательные вещества, нужные для построения организма. Естественное назначение молока в природе заключается в обеспечении питанием молодого организма после рождения. Состав молока различных млекопитающих в целом определяется теми условиями окружающей среды, в которых происходит рост молодого организма. Это особенно чётко проявляется в содержании белка и жира, чем больше их в молоке матери, тем быстрее растёт её дитя.

Так, грудной ребёнок удваивает массу примерно за 180 дней, телёнок - за 50 дней, а щенок - уже за 9 дней. Содержание белка в женском молоке, по сравнению с молоком различных животных, самое низкое - 1,6%, в коровьем - 3,4%, а в молоке собаки - 7,3% белка. Молочный жир служит, прежде всего, для удовлетворения потребности организма в энергии. В районах с холодным климатом потребность организма в энергии выше, чем в зонах с умеренным климатом. Вот почему молоко самки оленя северного отличается более высоким содержанием жира - 19,7%.

Молоко пережило многие цивилизации, прежде чем стало продуктом питания и имеет своё назначение:

- в качестве продукта питания для населения;

- средство для вскармливания молодняка и корма в животноводстве;

- сырьё для производства пищевых продуктов;

- источник получения отдельных компонентов молока, которые, в свою очередь, служат сырьём для фармакологии и других отраслей промышленности.

Всё возрастающее значение молока как полноценного продукта питания и как сырьевого материала привело к увеличению спроса на него. В результате этого производство молока стало одной из важнейших отраслей сельхозпроизводства. В настоящее время молоко составляет значительную долю в сельскохозяйственном валовом продукте нашей страны.

Химизация сельского хозяйства, лечение заболеваний крупного рогатого скота, а также заболеваний вымени с помощью химиотерапевтических средств привели к увеличению содержанию в молоке посторонних веществ, которые попадают в него различными путями.

Цель: определить биохимическую ценность молока

Задачи:

· Изучить аминокислотный состав молока

· Изучить белковый состав молока

· Изучить ферментный состав молока

· Изучить углеводный состав молока

· Изучить липидный состав молока

· Изучить витаминный состав молока

· Изучить элементный состав молока

· Определить практически содержание казеина в молоке



1. Строение молочной железы. Образование молока

Вымя коровы представляет собой молочную железу. Оно состоит из четырех долей - четвертей: двух передних и двух задних. Доли вымени не сообщаются между собой, и поэтому молоко из одной доли не может попасть в другие. Каждая доля вымени имеет свой сосок.

Вымя состоит из железистой, жировой и соединительной тканей, каждая из которых выполняет свои функции. Образование молока происходит в железистой ткани, которая состоит из большого количества мельчайших пузырьков - альвеол. Внутренняя поверхность альвеол выстлана клетками, в которых и образуется молоко. Накопившееся в альвеолах молоко поступает в мельчайшие молочные протоки, соединяющиеся в молочные каналы, которые укрупняются по мере их слияния и формируют молочные ходы. По еще более широким молочным протокам молоко поступает в четыре молочные цистерны. Каждая цистерна заканчивается сосковым отделом цистерны. В соске расположен выводной канал, который на конце имеет круговой мускул - сфинктер, препятствующий самопроизвольному выведению молока наружу. При доении сфинктер расслабляется, что позволяет извлекать молоко из вымени.

К моменту доения в цистернах содержится до 25 % накопленного в вымени молока, а остальное находится в протоках и альвеолах. Если в сосок вымени вставить катетер, представляющий собой полую трубку, то цистернальное молоко самопроизвольно вытечет. Однако полного опорожнения вымени, можно достигнуть только путем доения.

Вымя имеет множество чувствительных нервных окончаний, которые передают в центральную нервную систему сигналы о раздражении, например о начале доения и др.

Снаружи вымя покрыто эластичной кожей с редким коротким волосом. Поэтому она при неблагоприятных воздействиях внешней среды, плохом уходе, сырости и сквозняках в помещении, быстром движении коров легко повреждается, что может быть причиной возникновения мастита. У высокоудойных коров кожа вымени тоньше и эластичнее. По этому признаку можно судить о продуктивных качествах коровы.

После доения вымя спадает и на нем, особенно с задней стороны, образуется много складок. Это так называемый запас вымени, по выраженности которого можно судить о емкости молочной железы.

У молодых коров более развита емкостная система вымени, что следует учитывать при организации их раздоя. Рост и развитие железистой ткани продолжается до 6 -7-й лактации, а затем по мере старения организма железистая ткань постепенно вытесняется соединительной, в результате чего продуктивность падает.

Образование молока - сложный физиологический процесс, в котором участвует не только молочная железа, но и другие органы и системы. Для образования молока используются питательные вещества, поставляемые к вымени с кровью. В свою очередь, в кровь питательные вещества поступают из пищеварительной системы. Поэтому для высокопродуктивной коровы очень важное значение имеет хорошее развитие органов пищеварения.

Молочная железа активно функционирует в лактационные периоды. Секрет молочной железы молоко, представляет собой жидкость с плотностью от 1,027 до 1,034, рН находится в пределах 6,5 - 7,0. Молоко плотоядных имеет более кислую реакцию, чем травоядных. Химический состав молока весьма разнообразен и включает около 200 важнейших веществ, что вполне соответствует его особой роли в питании животных.

В молочную железу поступают с кровью различные вещества, из которых формируется молоко. Молочная железа с кровью выделяет те вещества, которые не используются для молокопродукции. На образовании молока и его секрецию затрачивается около 10% энергии питательных веществ, поступающих в молочную железу из крови.

Регулируется образование молока нервной и гормональной системами. Из желез внутренней секреции ведущее значение имеет гипофиз, который выделяет в кровь гормоны, в частности пролактин, вызывающий секрецию молока.

Раздражение нервных окончаний сосков при доении или сосании активизирует работу гипофиза, что способствует усилению секреции молока.

Секреция молока осуществляется в молочной железе. Эпителиальные клетки, выстилающие полость альвеол, синтезируют основные составные части молока: белки, жиры и молочный сахар - лактозу из питательных веществ, поступающих с кровью. В процессе синтеза они претерпевают значительные изменения. Так, белок казеин, кроме молока, нигде в природе не встречается.

Витамины, минеральные соли, гормоны и ферменты поступают в плазму из крови животного в готовом виде. Однако и в этом случае секреторные клетки выполняют не пассивную, а активную роль, работая избирательно. Поэтому концентрация этих веществ в молоке и крови различна. Например, в молоке коровы по сравнению с плазмой крови кальция больше в 14 раз, калия - в 9, фосфора - в 10 раз, натрия меньше в 7 раз.

Таблица 1

Химический состав молока некоторых видов животных, %

Вид	Вода	Жиры	Белки	Углеводы	Минеральные вещества
Кобыла	90,2	1,3	2.2	5,9	0,4
Корова	87,5	3,6	3,3	5,0	0,6
Коза	87,2	4.1	3,7	4,2	0,8
Свинья	82,4	6,4	6,1	4,0	1,1
Олень	68,0	17,0	11,0	2,8	1,2
Собака	79,6	8,3	7,1	3,7	1,3



2. Состав и физико-химические свойства молока и молозива

Белки составляют от 2 до 7% содержания всех веществ молока, тогда как от сухого остатка они составляют 20-35%. Несомненна их важнейшая роль для роста и развития новорожденных животных. Белки молока делятся на основной белок - казеин и сывороточные белки, которые остаются после осаждения казеина. На долю казеина приходиться около 80% всех белков молока коровы. Еще больший процент приходится на долю казеина в молоке козы. Казеин не является однородным белком, число его фракций зависит от метода фракционирования. Фракции казеина отличаются друг от друга, помимо аминокислотного состава, также электрофоретической подвижностью и содержанием фосфора. Преобладающими фракциями являются б-казеин (50-60% от общего количества казеина) и в-казеин (25-35%). Содержание фосфора и б-казеина около 1%, в г-казеине - 0,1%. В молоке казеин находиться в комплексе с кальцием и фосфором, что определяет высокие питательные качества казеина и молока в целом для растущего организма.

Содержание воды в молоке колеблется в пределах 80-90% для большинства животных, и лишь молоко оленей имеет более низкий процент содержания воды (около 68%) и существенно большее содержание белков (11%) и жиров (17%), чем другие животные.

Молоко содержит липиды, концентрация которых колеблется в довольно широком диапазоне у разных видов животных (1,3-8,3% от общего или 13-40% от сухого остатка). Наименьшее содержание липидов характерно для молока лошадей, наибольшее - для молока оленей. Содержание липидов в коровьем молоке составляет в среднем 3,6%. Липиды молока имеют сложный состав и представлены триглицеридами, холестерином, фосфолипидами, гликолипидами. Преобладающей фракцией липидов молока являются триглицериды. Из жирных кислот преобладают олеиновая и пальмитиновая. Однако, в отличие от жира различных органов, молочный жир содержит и около 10% короткоцепочечных жирных кислот. В молочной железе из ацетил-КоА активно синтезируются различные жирные кислоты, часть из которых идет на синтез триглицеридов молока

Углеводы молока представлены в основном дисахаридом лактозой, которая составляет у большинства видов животных 2,8-5,9%. Лактоза придает сладковатый вкус молоку. Активный синтез лактозы происходит в молочной железе из глюкозы. Около 70% глицерина жиров молока синтезируется из глюкозы в молочной железе.

Молоко содержит и различные минеральные вещества. Преобладающими элементами являются кальций, фосфор, калий, натрий, магний. Характерно, что содержание в молоке этих элементов значительно выше, чем в плазме крови. Таким образом, в молочной железе идут не только фильтрование, но и резорбционные процессы, однако в молоке недостает ряда микроэлементов. Общее количество минеральных веществ в молоке составляет около 1,0-1,3%.

В составе молока находятся различные небелковые азотистые вещества, витамины. В количественном плане следует назвать витамин А, витамин С, витамин В₂. Эти витамины обеспечивают как рост и развитие, так и устойчивость организма животного к различным заболеваниям. В значительном количестве молоко содержит каротины - провитамины витамина А.

В первые дни лактации молочная железа выделяет молозиво. Молозиво (colostrum) отличается от молока весьма существенно по своим физико-химическим и биологическим свойствам. Молоко при кипячении не свертывается, образуется лишь пленка, которая содержит казеинат кальция, тогда как кипячение молозива приводит к коагуляции. Это объясняется более высоким содержанием в молозиве белка и изменением соотношения белковых фракции. Количество белка в молозиве может доходить до 20%. Среди белков молозива значительно преобладают сывороточные белки в особенности иммуноглобулины. Иммуноглобулины, всасываясь в кишечнике новорожденного защищает организм от различных патогенных агентов. В ранний в постнатальный период у животных, нет собственного синтеза иммуноглобулинов. Поэтому выпойка молозива новорожденным животным в первый час после рождения предоставляется очень важным для содержания в организме колострального и молозивного иммунитета.

Молозиво содержит не только иммуноглобулин, но и ряд других белковых факторов неспецифической защиты организма. В их числе лизоцим, система комплимента, пропердин. Содержание белков более высокое в первых порциях молозива, хотя и в молоке на десятый день оно остается заметным.

Для молозива характерно также высокое содержание каротина, в молозиве оно в 50-100 раз выше, чем в молоке. В молозиве обнаружено и значительное количество витаминов В₂, РР и ряда других. Характеризуя химический состав молока, необходимо отметить уникальность его как продукта, содержащего все необходимые компоненты для жизнедеятельности организма новорожденного.

Таблица 2

Состав коровьего молозива и молока, г/100 г

Показатель	Молозиво	Молоко
Жир	3,6	3,5
Сухое вещество	18,5	8,6
Белок	14,3	3.2
Казеин	5,2	2,6
Альбумин	1,5	0,47
Иммуноглобулин	0,09	0,05



3. Биосинтез компонентов молока

Биосинтез компонентов молока, требует затратов энергии. Основным энергетическим веществом служит глюкоза. (50% идет на энергетические нужды, а 50% на синтез лактозы и глицерина жиров молока. Белки молока можно разделить на 2 группы: белки образующиеся в молочной железе, и белки, приходящие в молоко через железу из крови. Процесс образования молока и молокоотдачи регулируется с помощью горомнов. Пролактин стимулирует синтез активных компонентов молока. Прогестерон тормозит этот процесс. Выделение молока стимулируется гормоном задней доли гипофиза окситоцином, который вызывает сокращение мышечных элементов молочной железы.

Молоко, представляет собой жидкость, рН находится в пределах 6,5 - 7, 0. Хим состав 200 важнейших компонентов. Воды в молоке 80-70 %, за искл оленей 68%. Белки от 2 до 7%: казеин и сывороточный белок. На казеин приходится 80% от всех белков. Фракции казеина: б-казеин (50-60%); в-казеин 25-35%. Фосфорав б-казеине 1%, г-казеине - 0,1%. Сывроточный белок молока представлен сывороточным альбумином, в глобулином, б-лактоальбумином и группой иммунных г-глобулинов. Липидов 1,3-8,3 от общего и 13-40% от сухого остатка. Состав липидов: триглицириды, холестерин, фосфолипиды, гликолипиды. Углеводы 2,8-5,9%. Лактоза придает сладкий вкус. Синтез лактозы из глюкозы в молочной железе. Содержит различные минеральные вещества; фосфор, калий, кальций, натрий, магний - 1-1,3%.

Молозиво содержит иммуноглобулины и сывороточный белок, а также неспецифические факторы защиты - лизоцим, система комплемента, пропердин. Высокое содержание каротина. И много витамина В2 и РР.

Молоко крупного рогатого скота представляет собой белую с желтоватым оттенком непрозрачную жидкость сладковатого вкуса и своеобразного запаха. Молочная плазма - многокомпонентная система, содержащая разной степени дисперсности органические и минеральные вещества. Белково-липидные комплексы представлены в молоке небольшими частицами, называемыми молочными или жировыми шариками. Размеры жировых шариков могут колебаться в пределах от 0,5 до 18 мкм.

Химический состав молока животных очень сложный. В молоке содержатся аминокислоты, белки, углеводы, липиды, фосфатиды, стероиды, витамины, ферменты, соли, газы, вода, кальций.

Различают молоко:

- парное,

- цельное

- питьевое.

Парное молоко получается сразу после доения коров. Оно имеет температуру близкую к температуре тела животного. Однако при стоянии температура молока понижается, и на его поверхности всплывают жировые шарики размером до 1,5 мкм, образуя слой сливок. С большим диаметром жировые шарики могут формировать отстой жира. Такое молоко называют цельное.

Питьевое молоко получают путём гомогенизации цельного молока, которое сопровождается раздроблением жировых шариков молока, а также увеличением дисперсности белковых частиц. Гомогенизацию молока проводят с целью улучшения внешнего вида и вкуса, а также повышения консистенции и снижения расходов сырья. В гомогенизированном молоке не происходит агрегирования жировых шариков, так как механизм агрегации обусловлен возникновением слабых межмолекулярных взаимодействий между аминокислотными остатками, поверхностных белков жировых шариков, которые при гомогенизации молока разрушаются.



3.1 Аминокислоты молока

Аминокислотами являются низкомолекулярные органические соединения, относящиеся к группе карбоновых кислот, в составе которых присутствует аминогруппа.

Согласно строению, эти аминокислоты можно условно разделить на три группы: гидрофобные (аланин, валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, метионин, триптофан, пролин), полярные незаряженные (глицин, серин, треонин, тирозин, цистеин, аспарагин, глутамин) и заряженные (лизин, гистидин, аргинин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты). Из них восемь аминокислот не синтезируются в организме некоторых животных и человека и поэтому называются незаменимыми (валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, триптофан, метионин, треонин, лизин), две аминокислоты хотя и образуются в организме, но в недостаточном количестве (аргинин, гистидин). Для животных белков состав незаменимых аминокислот может варьироваться в зависимости от вида.

Функции аминокислот

В организме животных аминокислоты используются в процессах синтеза белков, пептидов. Аминокислоты входят в состав гормонов белковой природы. Так, например, белками являются инсулин, глюкагон, паратгормон, а пептидами - окситоцин, вазопрессин, кальцитонин и др. Кроме того, глицин и аспарагиновая кислота входят в состав пуриновых и пиримидиновых оснований соответственно. Из аминокислот образуются функционально активные соединения. Так, например, предшественником серотонина и мелатонина является триптофан, гистамина - гистидин, катехоламинов (ДОФА, адреналин, норадреналин) - фенилаланин, тироксина и трийодтиронина - тирозин, креатинфосфата - глицин и т.д. Участие аминокислот в процессах окисления в цикле трикарбоновых кислот обеспечивает энергетические потребности организма.

В молоке крупного рогатого скота присутствуют аминокислоты, которые поддерживают постоянство pH, придают вкусовые свойства молоку. Так, например, слегка сладким вкусом обладают аланин, серин, треонин, сладкий вкус присущ глицину, валину, пролину, слегка горький - аргинину, метионину, лейцину, фенилаланину, горький - изолейцину, триптофану, гистидину, лизину, вкус мясного бульона - аспарагиновой и глутаминовой кислотам.

3.2 Белки молока

Белками называются высокомолекулярные соединения, в составе которых только ?-L-аминокислоты, последовательно связанные между собой в полипептидную цепь, имеющие функционально активную третичную или четвертичную структуру.

Функции белков

Белки в организме животных способны выполнять следующие функции:

· каталитическая - осуществляется ферментами, ускоряющими протекание химических реакции;

· транспортная - переносить нерастворимые в воде гидрофобные соединения (липопротеины) или кислород (миоглобин и гемоглобин) и др.;

· структурно-механическая - выполняется белками, входящими в состав мембран клеток (протеогликаны);

· регуляторная - выполняется гормонами, которые регулируют протекание различных метаболических процессов;

· сократительная - способность к механическим действиям (белки мышц);

· защитная - обеспечивается белками, входящими в состав ДНК (нуклеопротеины) и иммуноглобулинами.

Кроме того, белки участвуют в процессе свёртывания крови, обеспечивают активный трансмембранный потенциал, входят в состав костной и соединительной ткани (структурные белки).

3.3 Основные белки молока

К основным белкам молока относят четыре электрофоретически разделимые фракции казеинов, сывороточные белки (?-лактоглобулин, ?-лактальбумин), альбумин сыворотки крови, иммуноглобулины, ?-микроглобулин, лактоферрин, церулоплазмин. Казеина содержится в молоке около 80% от общего количества белка, тогда как ?-лактоглобулина - 7 - 12%, ?-лактальбумина - 2 - 5%, сывороточного альбумина - 0,8 - 1,4%.

Казеин. По структуре является фосфопротеидом, обладает способностью к самопроизвольному формированию мицелл в присутствии ионов кальция, цитратов и фосфатов. Известны четыре типа казеина: ?_s1-, ?_s2-, ?-, ?-казеин, которые присутствуют в молоке в количестве соответственно 38, 10, 39 и 13% от суммарного количества казеинов. Казеины отличаются между собой по молекулярной массе, количеству фосфорной кислоты в них, а ?-казеин ещё и содержанием углеводов, представленных глюкозамином и сиаловыми кислотами.

В молоке около 95% казеина образуют мицеллы глобулярной формы, размер которых составляет 150 - 200 нм, и только 5% казеина находится в виде мономерных форм, полимеров фракций казеина и состоит из 7000…8000 полипептидных цепей, соединённых между собой ионами Ca²⁺. На периферии мицелл расположен ?-казеин, выполняющий роль защитного коллоида.

Казеин характеризуется высокой биологической ценностью благодаря содержанию в его составе полного набора аминокислот. В казеине содержится от 0,1 до 1% фосфора, связанного сложноэфирной связью с остатками серина, входящими в молекулу белка. С казеином соединён кальций.

Синтез казеина осуществляется в молочной железе из доставляемых в неё кровью аминокислот и фосфатов. Для этой же цели в железе используются и сывороточные альбумины, которые вначале гидролизуются до аминокислот, а потом вовлекаются в процессы биосинтеза белка.

Альбумин сыворотки крови (сывороточный альбумин). В молоке содержится сывороточный альбумин, белок глобулярной структуры с молекулярной массой 66 кДа. Он мало чем отличается от аналогичного белка крови, т.е. его синтез происходит не в молочной железе, а в других органах животных.

Иммуноглобулины (Ig). Класс сложных белков гликопротеинов, продуцируемых B-лимфоцитами, и обеспечивающих связывание, на начальных этапах иммунного ответа, антигена. Ig состоят из четырёх полипептидных цепей (двух лёгких (L) и двух тяжёлых (H) цепей), удерживаемых с помощью нековалентных взаимодействий и S-S-связей; можно выделить в составе Ig два F_ab-фрагмента, каждый с антигенсвязывающим центром, и один F_c-фрагмент.

Церулоплазмин и лактоферрин. Они являются соответственно медь- и железосодержащими белками молока. Оба белка предназначены для накопления и переноса ионов меди и железа, адсорбируя их на поверхности белковой глобулы. Как специализированные переносчики они способны обеспечить поступление ионов меди и железа в организм детёнышей, ликвидируя, таким образом, недостаток этих ионов в растущем организме.

Биологическая ценность казеина

Биологическая ценность белка пищи определяется двумя главными признаками: сбалансированностью незаменимых аминокислот, лёгкой гидролизуемостью пищеварительными протеиназами.

Известно, что белки животного происхождения обладают лучшим соотношением незаменимых аминокислот и скором, чем растительные. К белкам с наибольшей биологической ценностью относятся белки яйца, мышц животных и рыбы, а также молока, в том числе и казеин.

Биологическая ценность белка определяется сбалансированностью аминокислот. Незаменимые аминокислоты в организме используются:

1) для синтеза тканевых белков;

2) в качестве источника энергии, метаболизируя до конечных продуктов обмена;

3) для синтеза биологически активных веществ небелковой природы.

При снижении количества белка в питании организм экономит незаменимые аминокислоты за счёт второго пути использования аминокислот, что приводит к увеличению абсолютной величины биологической ценности, являющейся в конечном итоге мерой рационального использования аминокислот, т.е. их утилизации по первому и третьему пути.

Полученные данные о наличии максимальной гидролизуемости в нативном состоянии делают казеин вне конкуренции с обычными глобулярными белками. Здесь важно подчеркнуть биологический аспект такого вывода, так как человек давно использует различные виды кулинарной обработки, вызывющие денатурацию глобулярных белков и соответственно увеличение их перевариемости.

Скорость гидролиза казеина пепсином зависит от степени дисперстности сгустков этого белка, именно она убывает с её уменьшением. Это обстоятельство должно иметь большое значение для обычных продажных препаратов казеина, в которых белок может подвергаться различным нежелательным изменениям, что должно приводить к снижению перевариваемости, а, следовательно, и биологической ценности таких препаратов.



3.4 Ферменты молока

В молоке присутствуют ферменты: пероксидаза, каталаза, липаза, щелочная фосфатаза, ксантиноксидаза и др.

Пероксидаза - самый распространённый фермент растительных и животных тканей. Пероксидаза относится к группе двухкомпонентных ферментов (железогликопротеин), в составе которых гемин (протопорфирин IX в комплексе с трёхвалентным железом) и полипептидная цепь.

Каталаза является гемсодержащим ферментом, состоит из четырёх субъединиц, каждая из которых содержит по атому железа. Фермент катализирует реакции разложения (диспропорционирования) перекиси водорода на воду и кислород.

В молоке содержится незначительное количество каталазы. Возрастание активности фермента отмечается у новотельных и стародойных коров. Особенно высокая активность фермента проявляется при заболеваниях вымени у коров (маститах).

Липаза относится к классу гидролаз, катализирует реакции гидролиза сложноэфирных связей, расщепляя триацилглицерины на глицерин и жирные кислоты.

Липаза обнаружена в молоке. Высокое содержание липазы наблюдается в зимнем молоке, по сравнению с летним. Отмечается возрастание активности липазы к концу лактации, что сказывается на качестве молока (прогорклое молоко). Липаза может адсорбироваться на поверхности жировых шариков, вызывая порчу масла, подвергшегося плесневению. Под действием липазы сыры, созревающие при участии плесени, приобретают специфический вкус.

Щелочная фосфатаза катализирует в щелочной среде реакции гидролиза ортофосфорных эфиров. В действии фермента проявляются свойства гидролазы, при отщеплении фосфата от субстрата и трансферазы, когда осуществляется перенос фосфата на молекулу акцептора.

Высокое содержание фермента отмечено в лактирующей молочной железе. По своей природе щелочная фосфатаза относится к мембранным ферментам и поэтому участвует в механизмах переноса фосфора через клеточные мембраны, являясь компонентом системы активного транспорта. Кроме того, фермент принимает активное участие в процессах кальцификации костной ткани, поэтому его много в сыворотке крови, откуда щелочная фосфатаза поступает при активном кровоснабжении в молочную железу.

Ферменты попадают в молоко из крови или являются составными частями отторгающихся клеток секреторного эпителия. Поэтому высокая активность щелочной фосфатазы в молоке может свидетельствовать о заболеваниях печени и костной системы. Щелочная фосфатаза в молоке может быть и микробного происхождения. Поэтому высокая активность фермента может свидетельствовать о низком санитарном качестве молока.

?-Амилаза является специализированным ферментом, который катализирует реакции гидролиза ?-1,4-гликозидных связей полисахаридов. Продуктами реакции могут быть мальтоза и мальтотриоза.

3.5 Углеводы молока

Углеводами называются вещества органической природы, основными компонентами которых являются альдегиды и кетоны многоатомных спиртов, а также полимеры этих соединений. Углеводы условно делят на три группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

В группу моносахаридов входят многоатомные спирты, в составе которых имеется кето- или альдегидная группа, тогда как к группе олигосахаридов относят углеводы, в составе которых два или более моносахарида, обычно не более десяти. В группу полисахаридов входят соединения, в составе которых моносахариды формируют полимерные цепочки, нерастворимые в полярных растворителях.

Основным углеводом молока является дисахарид лактоза, ил молочный сахар, которого в молоке содержится 4,5 - 5,0%. Кроме того, в молоке может быть до 0,2% галактозы и 0,01 - 0,1% глюкозы.

В составе лактозы молекулы ?-D-глюкозы и ?-D-галактозы связаны между собой 1,4-?-гликозидной связью.

3.6 Липиды молока

Липиды - это гетерогенная группа органических веществ, нерастворимых или плохо растворимых в полярных растворителях, но хорошо растворимых в неполярных растворителях.

Различают следующие группы липидов: жирные кислоты, нейтральные липиды, фосфолипиды, сфинголипиды, стероиды.

Жирные кислоты

К группе жирных кислот относят представителей карбоновых кислот, в составе которых углеводородный радикал и карбоксильная группа. Жирные кислоты можно условно разделить на две группы: насыщенные и ненасыщенные (в составе углеводородного радикала одна, две и более двойных связей). Насыщенные жирные кислоты животных тканей, как правило, содержат чётное число углеродных атомов, чаще всего 16 (пальмитиновая) или 18 (стеариновая), тогда как ненасыщенные жирные кислоты имеют в своём составе одну или несколько двойных связей (кротоновая, олеиновая, эруковая, нервоновая, линолевая и др.).

Среди насыщенных жирных кислот в молоке более всего преобладают пальмитиновая, миристиновая, стеариновая и арахиновая, а среди ненасыщенных - олеиновая и линолевая. Содержание жирных кислот в молоке зависит от пола, возраста и рациона кормления животных.

Причём линолевая и линоленовая кислоты не синтезируются в организме млекопитающих и должны поступать с растительной пищей. Поэтому эти кислоты называют незаменимыми жирными кислотами.

Нейтральные липиды

Основными липидами молока являются триацилглицерины, в составе которых остаток глицерина и три остатка высших жирных кислот. Трёхатомный спирт глицерин соединён сложноэфирной связью с одной, двумя и тремя молекулами высших жирных кислот, образуя моно-, ди- и триацилглицерины.

Содержание нейтральных липидов в молоке может колебаться в пределах 2,8 - 4,5%. При этом содержание моно- и диацилглицеринов в молоке составляет 80%, т.е. всего 1,2 - 2,6%.

Фосфолипиды

Фосфоглицеридами являются производные фосфатидной кислоты, в составе которых остатки глицерина, фосфорной кислоты, азотсодержащего соединения и два остатка жирных кислот. Основными фосфолипидами животных тканей являются лецитин и кефалин.

Фосфатидилхолин и фосфатидилэтаноламин являются основными фосфолипидами молока, содержание которых составляет более 60% всех фосфолипидов. При этом основная часть фосфолипидов молока входит в состав оболочек жировых шариков (60 - 70%).

При гомогенизации 5 - 15% фосфолипидов может перейти в раствор, тогда как при сепарировании молока 60 - 70% фосфолипидов переходит в сливки, а при сбивании сливок (при производстве масла) 50 - 65% фосфолипидов переходят в пахту.

Сфинголипиды

К группе сфинголипидов относят неполярные соединения, в основе строения которых присутствует сфингозин.

Сфинголипиды являются основными компонентами мембран клеток, составляют основу жировых шариков молока.

Стероиды

Это группа функционально активных соединений, основным компонентом которых является пергидрофенантренциклопентан.

К стероидам относятся соединения животных тканей: холестерин, половые гормоны, кортикостероиды, желчные кислоты, витамины, а также вещества, синтезируемые растениями: сердечные гликозиды, алкалоиды, регуляторы роста растений.

Основным стерином молока является холестерин, который входит в состав жировых шариков. Содержание стеринов в молоке может достигать 0,010 - 0,014% и обычно составляет 0,2 - 0,4% от общего количества липидов.

3.7 Простагландины

Биологически активные вещества липидной природы, представляющие собой оксигенированные производные полиненасыщенных жирных кислот, содержащие в углеводородной цепи пятичленные циклы, называются простагландинами.

В молоке содержатся низкие концентрации простагландинов, однако их высокое содержание в крови определяет сильное регуляторное действие на секрецию молочной железы.

Простагландины способствуют расширению сосудов, уменьшению кровяного давления, увеличивают сердечный выброс. Являются ингибиторами тромбообразования в сосудах, могут прерывать беременность практически на любом сроке, оказывают седативное и транквилизирующее (успокаивающее) действие, расслабляют мышцы бронхов и трахей.

3.8 Витамины молока

В молоке коров содержится более 23 витаминов. Основным источником витаминов являются растения, и часть из них синтезируются микрофлорой рубца. Особенно высокое содержание в молоке витаминов А, В₁, В₂, В₁₂ и С.

Витамины - это группа биологически активных веществ, синтез которых преимущественно происходит в бактериях и растениях, являющихся предшественниками кофакторов или простетических групп, они имеют буквенное обозначение. Недостаток витаминов вызывает у животных и человека развитие симптомов гипо- или авитаминозов.

Витамины условно можно разделить на растворимые в полярных (водорастворимые) и в неполярных (жирорастворимые) растворителях.

Водорастворимые витамины.

Витамин В₁ (тиамин, антиневритный) - основными частями витамина являются пиримидин и тиазонит, соединённые между собой метиленовой связью.

Витамин В₂ (рибофлавин, витамин роста) - в основе молекулы витамина лежит гетероциклическое соединение - изоаллоксазин, к которому в положении 9 присоединён пятиатомный спирт рибитол.

Витамин В₃ (пантотеновая кислота, антидерматитный) - в составе витамина остатки D-2,4-диокси-3,3-диметилмасляной кислоты и -аланина, связанным между собой амидной связью.

Витамин В₄ (холин, капилляроукрепляющий) - представляет аминоэтиловый спирт, содержащий у атома азота три метильные группы. Донорами метильных групп являются S-аденозилметионин, серин и глицин.

Витамин В₅ (ниацин (никотинамид), антипеллагрический) - является амидом пиридин-3-карбоновой кислоты (никотиновая кислота).

Витамин В₆ (пиридоксол, антидерматитный) - синтезируется микроорганизмами кишечника жвачных животных и человека, а также растениями из продуктов гидролиза: глицеральдегид-3-фосфата, гидроксиацетонфосфата и пирувата.

Витамин В₇ (каротин) - известны два изомера каротина (- и -каротины), с преобладанием в растениях его -формы.

Витамин В₈ (инозит) - представляет циклический шестиатомный спирт циклогексана. Образуется в результате циклизации глюкозы, накапливается в виде эфира с фосфорной кислотой - фитина.

Витамин В₁₂ (кобаламин, антианемический) - основу структуры витамина составляют 4 восстановленных пиррольных кольца, атомы азота которых координируют с кобальтом, связанным ещё и с атомом азота 5,6-диметилбензимидазола. Кроме того, в структуре витамина имеется молекула рибозы с остатком фосфора у 3-го атома углерода.

Витамин В₁₃ (оротовая кислота) - это производное пиримидина. Высокое содержние отмечается в печени, молоке, дрожжах.

Витамин В₁₅ (пангамовая кислота, антианоксический) - это производное эфира глюконовой кислоты и диметилглицина.

Витамин В_с (фолацин, антианемический) - в составе птероилглутаминовой кислоты остатки птеридина, p-аминобензойной и L-глутаминовой кислот.

Витамин С (аскорбиновая кислота, антиоксидантный) - относится к углеводам, представляет лактон гексоновой кислоты, содержащий диенольную группу.

Витамин Н (биотин, антисеборейный) - в составе молекулы витамина имидазольное и тиофеновое кольца. Наличие трёх ассиметрических атомов углерода обусловливает существование восьми стереоизомеров.

Витамин N (липоевая кислота) - это ?-липоевая кислота. Существует в окисленной и восстановленной формах.

Витамин Р (биофлавоноиды, антиоксидантный) - это гетерогенная группа низкомолекулярных фенольных соединений, в составе которых катехины, лейкоантоцианы, флаваноны, флавонолы, антоцианы, флавоны.

Витамин РР (никотиновая кислота, антипеллагрический) - является пиридин-3-карбоновой кислотой.

Витамин U (S-метилметионин, антигистаминный) - предшественником S-метилметионин является метионин.

Жирорастворимые витамины.

Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический) - в составе витамина шестичленное ?-иононовое кольцо, два остатка изопрена и спиртовая группа.

Витамин D (кальциферолы, антирахитический) - предшественником витамина является эргостерин, представляющий собой одноатомный ненасыщенный циклический спирт, в основе структуры которого пергидрофенантренциклопентан.

Витамин Е (токоферолы, антиоксидантный) - представляют производные 2-метил-2(4,8,12-триметилтридецил)-хроман-6-ола или токолы.

4. Молокообразование

Биосинтез компонентов молока, как и любой другой биосинтез в организме, требует затраты энергии. Установлено, что лактирующая молочная железа на каждые 100 г ткани потребляет 5,8 ккал/мин.

Основным энергетическим веществом для работы лактирующий молочной железы служит глюкоза, причем на энергетические нужды идет 50% всей поступающей в железу глюкозы, а 50% используется для синтеза лактозы и глицерина жиров молока. По сравнению с нелактирующей железой, потребление глюкозы при лактации увеличивается в 10 раз.

Лактирующая молочная железа характеризуется интенсивным поглощением кислорода. По поглощению кислорода на 100 г ткани молочная железа лишь в 2-3 раза «уступает» мозгу, который наиболее интенсивно потребляет кислород. Хорошо известно, что для образования 1 л молока через железу коровы должно пройти 450 л крови.

По современным представлениям, все белки молока можно подразделить на две группы - белки, образующиеся в самой молочной железе, и белки, проходящие в молоко через железу из крови, где они содержаться в готовом виде. К первой группе относятся б-казеин, б-лактоальбумин и в-лактглобулин. На долю белков первой группы приходиться свыше 90% от общего количества белков молока.



Таблица 3

Химический состав плазмы крови и молока , %

Химическое вещество	Плазма крови	Молоко
Вода	91,0	87,0 - 88,0
Глюкоза	0,05	Следы
Лактоза	Следы	4,8
Альбумины	3,2	0,5
Глобулины	4,4	0,05
Свободные аминокислоты	0,003	Следы
Казеин	Следы	2,9
Жир	0,09	3,8
Фосфолипиды	0,20	0,04
Холестерин	0,17	Следы
Кальций	0,009	0,12
Фосфор	0,01	0,10
Натрий	0,34	0,05
Калий	0,03	0,15
Хлор	0,34	0,11
Лимонная кислота	Следы	0,20

Синтез белков первой группы секреторными клетками молочной железы был подтвержден путем инкубации клеток лактирующих молочных желез с меченными аминокислотами. Синтез белков молока сопровождается изменением содержания РНК в молочной железе. Именно в период интенсивной лактации содержание РНК достигает максимальных величин. Клетки молочной железы содержат все компоненты аппарата биосинтеза белка, который происходит по обычному принципу общего для синтеза простых белков в организме животного. Так, казеин является фосфопротеином, поэтому полагают, что формирование его происходит в несколько этапов. Сначала синтезируется нефосфорилированный предшественник казеина - казеиноген, который в дальнейшим превращается в казеин. Предшественником белков молока, синтезируемых в молочной железе, являются прежде всего аминокислоты плазмы крови. Определение в крови артериовенозной разницы содержания аминокислот, проходящих через молочную железу, показывает, что нелактирующая железа не задерживает аминокислоты, тогда как для лактирующей железы характерна задержка именно тех аминокислот, которые в значительном количестве содержаться в казеине. Поставщиками аминокислот для синтеза белков молока могут быть и белки плазмы крови, однако их роль в этом процессе не столь велика, как свободных аминокислот. Белки плазмы крови поступают в молочную железу и там расщепляются до свободных аминокислот. Имеются данные и об участие некоторых фракций лабильных тканевых белков в качестве источников свободных аминокислот для биосинтеза специфических белков молока.

Наиболее типичными представителями второй группы белков являются сывороточный альбумин и иммунные г-глобулины. Содержание белков этих групп резко повышается в начале периода лактации, то есть в период образования молозива. Эти белки не синтезируются железой, а поступают в молоко в готовом виде из крови. Приблизительно 10% всех белков молока проходит в молоко из крови. Переход этих белков подтвержден экспериментами с мечеными радиоактивной меткой белками сыворотки крови, а так же путем установления общности ряда физико-химических свойств отдельных белков сыворотки крови молока, как это было выявлено при сопоставлении альбумина плазмы крови и сывороточного альбумина молока.

В основном ферменты имеют тканевое происхождение и переходят в молоко из клеток молочной железы. Есть данные о переходе ряда ферментов в молоко из крови.

Предшественниками молочного жира является глицерин, высшие жирные кислоты, летучие жирные кислоты, источником образования высших жирных кислот служат липиды кормов, углеводы. Глицерин и жирные кислоты частично поступают в железу с кровью, частично синтезируются и в клетках железы. В частности, на синтез жирных кислот идет до 50% уксусной кислоты, образующиеся из клетчатки в процессе рубцового пищеварения. Жир молока находится в форме жировых шариков (диаметре 1-3 мкм), представляющих собой комплекс жира с белком.

Молочный сахар лактоза, состоящий из галактозы и глюкозы - синтезируется исключительно в молочной железе, главным образом, из глюкозы. Этот процесс можно представить в виде следующих реакций:

глюкоза + АТФ глюкоза-1-фосфат + АДФ

глюкоза-1-фосфат + УТФ УДФ-глюкоза + пирофосфат

УДФ-глюкоза Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДФ-галактоза

УДФ-галактоза + глюкозо-1-фосфат лактозо-1-фосфат + УДФ-лактозо-1-фосфат лактоза +Н₃РО₄

Первые две реакции аналогичны реакциям синтеза гликогена. В дальнейшем фермент изомеризуется в уридинфосфатгалактозу. Последняя, взаимодействуя с активной формой глюкозы, переходит в фосфолирированную лактозу. После дефосфолирования получается обычная формула лактозы. Что касается затраченного уридинтрифосфата, то он регенерируется путем взаимодействия УДФ с АТФ:

УДФ + АТФ УТФ + АДФ

Имеются также данные, что лактоза может активно синтезироваться в молочной железе у крупного рогатого скота из пропионовой кислоты. Процесс синтеза лактозы катализируется ферментативной системой лакозосинтазой, представляющей собой два фермента - галактозилтрансферазу и б-лактоальбумин. Этот белок сам не обладает каталитической активностью, но позволят использовать галактозилтрансферазе второй субстрат - глюкозу, что способствует взаимодействию галактозы с глюкозой. Синтез б-лактоальбумина стимулирует гормон передней доли гипофиза пролактином.

Процесс образования молока и молокоотделения регулируется с помощью гормонов. Если пролактин гипофиза стим б-лактоальбуминулирует синтез отдельных компонентов молока, то прогестерон тормозит этот процесс. В частности прогестерон тормозит и синтез б-лактоальбумина, а тем самым и синтез лактозы. С началом лактации концентрация прогестерона в крови снижается и усиливается синтез лактозы. Секреция пролактина усиливается актом выделения окситоцина.

4.1 Лактогенез

Лактогенез -- это комплексной морфофизиологический процесс, включающий в себя совокупность изменений, как протоков, так и альвеол молочной железы во время беременности, и находящийся под контролем эндокринной и вегетативной нервной систем.

Изучение действия отдельных гормонов, влияющих на развитее молочной железы и лактацию, показывает, что стероидные гормоны яичников и плаценты, наряду с пролактином, гонадотропинами и плацентарным лактогеном играют ведущую роль, в то время как остальные гормоны - лишь второстепенную.

Изменения молочной железы при беременности развиваются постепенно и тесно связаны с уровнем синтеза и секреции гормонов. Вначале, изменения грудной железы представляются следствием выраженного роста уровня гонадотропинов, эстрогенов, пролактина, к которым, на поздних этапах, присоединяется повышение уровня плацентарного лактогена, прогестерона и кортикостероидов. С наступлением родовой деятельности и непосредственно после родов наблюдается резкое повышение роли гормонов задней доли гипофиза.

Пролактин. Пролактин участвует в процессе индукции и поддержания молочной секреции.

Во время беременности рост уровня пролактина следует за ростом концентрации эстрогенов, при этом определение гормонов в крови и моче показало, что уровень эстрогенов начинает превышать максимальные для менструального цикла значения с 32-33 дня после пика ЛГ, а рост уровня пролактина отмечается спустя один-три дня после роста уровня эстрогенов.

Уровень пролактина возрастает от 10-25 нг/мл (440-1100 пмоль/л) до очень высоких концентраций. Рост становится заметен в 8 недель беременности, и к сроку родов концентрация пролактина достигает 200-400 нг/мл (8800-17600 пмоль/л).

Плацентарный лактоген (хорионический соматомаммотропин) -- это полипептидный гормон, синтезируемый синцитиотрофобластом, выполняющий соматотропное, лактогенное и лютеотропное действия. Плацентарный лактоген поступает в кровь матери, начиная с 6 недель беременности и уровень его все время возрастает, достигая пика (около 6000 нг/мл) к сроку родов. По сравнению с пролактином, плацентарный лактоген оказывает значительно более слабое действие на молочную железу, но концентрации его во время беременности столь высоки, что он оказывает ощутимое лактогенное действие.

Гормон роста -- полипептидный гормон, действующий на ткань молочной железы в основном в комбинации с соматомединами (инсулиноподобными факторами роста). Интегральное действие заключается в усилении морфогенетических и анаболических процессов, выражающихся в синтезе нуклеиновых кислот и делении клеток. Активация метаболических клеточных процессов осуществляется посредством аденилатциклазы, с образованием цАМФ. Действие гормона роста дополняется действием тиреоидных гормонов и инсулина.

Эстрогены. В физиологии лактации эти гормоны играют важную роль, индуцируя структурные изменения в эпителиальной и соединительной ткани, характеризующиеся ростом кровоснабжения стромы, изменяя проницаемость капилляров, способствуя росту млечных протоков и их ветвлению. Высокие уровни эстрогенов индуцируют развитие альвеол. Изменения микроциркуляции проницаемости капилляров, по-видимому, опосредованы простагландином Е1. Другое экспериментально доказанное действие эстрогенов заключается в блокаде лактогенной активности пролактина и индуцируемого окситоцином сокращения миоэпителиальных клеток. Кроме того, эстрогены влияют на распределение внутри- и межмолекулярные связи в строме соединительной ткани. Это меняет связывание воды тканью. Воздействуя на концентрацию сосудисто-тканевых медиаторов (гистамина, серотонина) эстрогены участвуют в регуляции водно-солевого и сосудисто-тканевого обмена.

Прогестерон играет важную роль подготовке молочной железы к лактации. Прогестерон способствует дифференциации млечных протоков и альвеол. Он тормозит процесс деления клеток, стимулируемый эстрогенами.

4.2 Лактопоэз

Лактопоэз - это процесс поддержания лактации после того, как лактация началась. Необходимым условием лактопоэза являются происходящие в течение беременности изменения железистой ткани. С морфологической точки зрения это проявляется изменением соотношения эпителиальных, соединительнотканных и жировых компонентов, выражающееся уменьшением доли жировой ткани, отеком и уменьшением плотности соединительной ткани, усилением васкуляризации и гипертрофией альвеол и протоков.

Изменения, происходящие под действием гормонов в молочной железе при беременности и лактации, затрагивают все три структурных компонента: эпителиальный, соединительнотканный и жировой. Изменения эпителия касаются базальных, корзинчатых и секреторных клеток.

В период естественного вскармливания молочная железа расходует значительное количество энергии.

Процесс лактопоэза поддерживается кормлением грудью посредством нейрогормональных рефлексов, приводимых в действие сосанием. Рефлекторная дуга начинается в чувствительных рецепторах сосков и ареол, откуда спинномозговым путям сигнал поступает в гипоталамус. В гипоталамусе запускается продукция октапептидов (в основном окситоцина) и адено- и внегипофизарных гормонов, которые поддерживают лактацию.

...