Определение белков

условиях белки теряют свои природные (нативные) свойства из-за процессов денатурации. Разработанные и используемые в настоящее время методы и приемы выделения белков позволяют избежать нежелательных последствий путем использования при этих операциях низких температур и применения щадящих агентов.

На земном шаре существует более 6000 млекопитающих, которые вскармливают своих детенышей молоком. Кроме известных нам коров и коз, это еще и лошади, верблюды, кошки, киты, зайцы, ежи. Их молоко различно по вкусу, жирности и по составу веществ, которые в него входят. Но у всех оно белое. Белый цвет придает молоку молочный белок. Около 110 граммов твердых пищевых веществ содержится в каждом литра молока. Это жировое масло, казеин, молочный сахар и минеральные вещества [1].

Казеин (англ. Casein, лат. Caseus) - это сложный белок, главная составляющая коровьего молока и содержится в нем в виде солей кальция (казеинат кальция) - рис. 2. Он является основой для получения творога и сыра. В переводе с латинского казеин означает «сыр» (рис. 3). В желудке казеин действует подобно глютену, то есть соединяет содержимое в сгустки, препятствуя перевариванию. Казеин способствует длительному насыщению мышц аминокислотами, поэтому рекомендован специалистами в качестве пищевой добавки.

Казеин образуется из предшественника казеиногена путем створаживания молока при помощи молочнокислых бактерий. Наряду с яичным белком ускоряет рост клеток.

Рисунок 2 - Составы казеина и казеината кальция

Актуальность рассматриваемой в статье работы заключается в том, что получение натурального казеина и определение в нем фосфора и пептидные

связи, на их основе развивается, и потребность в них увеличивается с каждым днем, и именно поэтому получение натурального казеина является важной задачей в современном мире.

а) сыр                                             б) творог

Рисунок 3 - Продукты казеина молока

В белке молока содержится 80% казеина, тогда как на сывороточный протеин приходится лишь 20%. Вещество в желудке человека имеет свойство перевариваться не так быстро, как сыворотка. Поэтому этот вид протеина называют «медленным». Он обладает большой биологической ценностью, потому что содержит в себе много незаменимых аминокислот.

Казеин насыщает организм полезными минеральными веществами и стимулирует синтез белков, из которых состоят мышцы. Использование казеина в составе продуктов помогает тем, что он хорошо подавляет аппетит, препятствует катаболическим процессам в мышечных тканях после тренировок и способствует утолению голода. Для восполнения дефицита белка в организме человека используется добавка казеина.

Длительное и постепенное поступление питательных веществ в кровь происходит за счет медленного усвоения казеинового концентрата молочного белка. Благодаря этой функции продукта казеин ценен для спортсменов, так как обеспечивает рост мышечной массы и длительное поддержание синтеза белка после тренировок.

В составе казеинового концентрата есть лактоза в малом количестве, однако не рекомендуется людям с ее непереносимостью. Если организм не может усвоить казеин, тогда можно перейти на альтернативные протеиновые добавки, к

примеру, сывороточный изолят [2].

Казеин относится к белкам с наибольшей биологической ценностью, которая определяется его быстрой ферментативной гидролизу ёмкостью, наличием и оптимальным соотношением незаменимых аминокислот. Поэтому во всем мире казеин и его производные находят все большее применение в пищевой промышленности. Он используется для обогащения хлебобулочных, мясных изделий и присутствует в следующих продуктах питания: восстановленное молоко, забеливатель для кофе, взбитые сливки, различные напитки, бульоны, бисквиты, кондитерские изделия. Известны и многочисленные новые пути применения казеина, например, превращения его в искусственное мясо и искусственную икру. Как правило, казеин вводится в смеси для детского питания, что по современным представлениям считается биологически оправданным [3].

Применение казеина в кожевенном производстве связано с последними отделочными операциями, они состоят в покрытии кожи некоторыми препаратами, а затем подвергает кожу механическим операциям, таким как остекление, обшивка, чистка и глажение. Благодаря таким свойствам казеина, как его пленкообразующие свойства, прочность сцепления и повышающие вязкость характеристики, и поэтому он используется в кожевенной промышленности. Сейчас с казеином в качестве трансплантата (сополимеров) применяют различные акрилаты в отделки кожи.

В состав органических веществ входят углерод, водород, кислород во многих органических соединениях содержится, кроме того, азот, сера, галогены (С1, Вг, I). В состав отдельных видов органических веществ могут входить и другие элементы, например в казеине молока содержится фосфор, в гемоглобине крови - железо, в хлорофиле растений - магний. Имеются синтетические материалы, называемые металлоорганическими соединениями, содержащие некоторые металлы.

Казеин относится к фосфопротеидам и содержит около 1 % фосфора. Фосфопротеиды - слабые многоосновные аминокислоты, оксигруппы которых этерифицированы фосфорной кислотой. Чтобы убедиться в том, что в состав

казеина входит фосфор, необходимо провести щелочной гидролиз казеина и обнаружить в гидролизате с помощью молибденового реактива неорганический фосфат.

Казеин является гетерогенным белком, то есть при электрофорезе образует несколько фракций с разной подвижностью. Ранее дифференциацию казеинов проводили именно по величине электрофоретической подвижности в полиакриламидном или крахмальном геле, содержащем мочевину. Сейчас основой для классификации и идентификации казеинов служит первичная структура их полипептидных цепей.

Согласно последней классификации казеины делятся на asl, as2, и в и к- казеины, содержание которых соответственно составляет 38, 10, 39 и 13% от всего казеина. Фракции казеина имеют генетические варианты. Первые три фракции являются фосфопротеидами. к-Казеин принадлежит к фосфогликопротедам. asl, as2, и в-Казеины чувствительны к ионам кальция, к- казеин - не чувствителен. Он осаждается сычужным ферментом [5].

Все фракции характеризуются значительной термоустойчивостью (казеин рассматривается как белок, денатурированный в нативном состоянии), распределением вдоль полипептидной цепи полярных и неполярных аминокислот.

Экспериментальная часть работы

По природе своей молоко состоит из 87% воды и 13% сухого вещества или сухого молочного остатка (СМО). В свою очередь эти 13% СМО делятся на: молочный жир - 3,7%, молочный белок (сывороточный белок + казеин) - 3,5%, молочный сахар (лактоза) - 4,8%, минеральные вещества - 0,7%.

Из всех перечисленных компонентов именно 3,5% молочного белка (протеина) и являются базой для производства основных молочных протеинов - сывороточного и казеина. В молоке казеин составляет 80% от общего содержания молочного белка. Сывороточный белок составляет 20%.

Получение казеина из молока (исследование проводили в лаборатории Бирского филиала БашГУ).

Цель работы: выделение казеина из молока. Обнаружение фосфора и пептидных связей в молекуле казеина с помощью цветных реакций.

Оборудование и реактивы: Стакан химический объемом 50 мл, пипетка капельная (3 шт.), цилиндр мерный на 10 мл, баня водяная, бумага фильтровальная, воронка стеклянная для фильтрования, штатив для пробирок пластиковый, пробирки стеклянные объемом 5 мл, держатель пробирок, палочка стеклянная, шпатель металлический, молоко цельное 3,2 % и выше, обезжиренное молоко, пастеризованное молоко 2,5 %, вода дистиллированная, 5%-ный раствор соляной кислоты, 10%-ный раствор гидроксида натрия, концентрированная азотная кислота, 1%-ный раствор сульфата меди, молибденовый реактив, бумага индикаторная универсальная.

Ход работы:

В химический стакан емкостью 50 мл помещают 5 мл молока и добавляют 7 мл дистиллированной воды. Смесь перемешивают и добавляют 10-15 капель 1%- ного раствора HCl. Кислоту добавляют по каплям, так как в избытке кислоты осадок казеина растворяется. Суспензию перемешивают. Через 3-5 мин. образуется рыхлый осадок (рис. 4).

Рисунок 4 - рыхлый осадок

Для удаления кислоты в стакан добавляют 10 мл дистиллированной воды, перемешивают и оставляют стоять 5 мин. Жидкость осторожно декантируют (сливают с осадка). К осадку еще раз приливают 10 мл дистиллированной воды,

осторожно перемешивают, и спустя 5 мин. фильтруют смесь через бумажный фильтр.

Для определения фосфора в составе казеина последний подвергают щелочному гидролизу и определяют неорганический фосфор с помощью молибденового реактива. Для этого осадок с фильтра переносят в стакан емкостью 50 мл и добавляют в него 6 мл 10%-ного раствора NaOH. Содержимое стакана нагревают на водяной бане в течение 1 ч, дают остыть до комнатной температуры и нейтрализуют содержимое добавлением 20-30 капель концентрированной HNO₃ до слабокислой реакции по лакмусу (до ~ рН 6). При нейтрализации может выпасть осадок высокомолекулярных продуктов неполного гидролиза белка (рис.5).

Рисунок 5 - осадок высокомолекулярных продуктов После отстаивания жидкость фильтруют и с фильтратом проделывают биуретовую реакцию на пептидную связь и молибденовую пробу на присутствие фосфорной кислоты.

К 5 каплям гидролизата в пробирке емкостью 5-10 мл добавляют 0,5 мл 10%-ного раствора NaOH и 2 капли 1%-ного раствора CuSO₄. Наблюдают появление фиолетового окрашивания (рис.6).

Рисунок 6 - биуретовая реакция

Затем к 10 каплям молибденового реактива в пробирке емкостью 5-10 мл добавляют 5 капель гидролизата и смесь на несколько минут помещают в кипящую водяную баню. При наличии в системе неорганического фосфата жидкость окрашивается в лимонно-желтый цвет (рис.7). При охлаждении раствора выпадает желтый осадок комплексного соединения (ИН₄)зН4[Р(Мо₂0₇)₆].

Рисунок 7 - наличие неорганического фосфата

Заключение

Казеин - важный пищевой продукт. Хорошим источником казеина служат молоко и сыр. Используется казеин и в некоторых добавках к рациону, предназначенных для обогащения последнего белком. Такие добавки часто предписываются при различных патологических состояниях, например при тяжелых ожогах, лихорадке или затяжных заболеваниях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.                        Казеин // Химическая энциклопедия. - Текст: электронный. - URL:

https://gufo.me/dict/chemistry_encyclopedia/Ka3euH (дата обращения 19.02.2021.)

2.     Биохимия молока и молочных продуктов : учебник / К. К. Горбатова, П. И.

Гунькова, под общ. ред. К. К. Горбатовой. - 4-е изд., перераб. и доп. - Санкт- Петербург : ГИОРД, 2010. - 336 с. - Текст : электронный. - URL: https://docplayer.ru/27383049-Biohimiya-moloka-i-                    molochnyh-produktov-

izdatelstvo-giord.html (дата обращения 21.02.2021.)

3.                        Дымар О. В. Производство казеина: основы теории и практики :

монография / О. В. Дымар, С. И. Чаевский. - Минск: РУП «Институт мясомолочной промышленности», 2007. - 70 с. - Текст : электронный. - URL: https://my.b-ok.as/book/3084229/4a850e (дата обращения 20.02.2021.)

4.     Охрименко О. В. Исследование свойств молока и молочных продуктов.

Практикум по «Химии и физике молока» : учебное пособие / О. В. Охрименко, А. В. Охрименко. - Вологда- Молочное : ИЦ Вологодской государственной молочнохозяйственной академии имени Верещагина, 2000. - 162 с. - Текст : электронный. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=24600982 (дата обращения 22.02.2021.)

5.     Рогожин, В.В. Биохимия молока и молочных продуктов / В.В. Рогожин .-СПб.:

ГИОРД,2006.-320с. - Текст: электронный. - URL: https: //search.rsl.ru/ru/record/ 01003141164