Белки молока. Строение казеинаткальцийфосфатного комплекса (ККФК). Коагуляция казеина, гелеобразование.

Кроме того, в молоке содержится небольшое количество белка оболочек жировых шариков. Основным белком молока является казеин, которого в молоке 2,7 %, или 81,9 % от общего количества белков молока. Лактоальбумин содержится в молоке в количестве 0,4 %, что составляет 12,1 % от общего количества белков молока. Лактоглобулина 0,2 %, или 6 % от общего количества белков молока. Белки молока выделяются своими связями с фосфорной кислотой и кальцием, а также особенностями коллоидной структуры.

Основной белок молока казеин (казеиноген) представляет собой фосфопротеин, в молекуле которого фосфор в виде фосфорной кислоты связан с оксиаминокислотами, образуя сложный эфир с серином, треонином. Кроме того, казеин связан с кальцием молока и образует при этом активный казеин - фосфаткальциевый комплекс. Казеин, находящийся в молоке в виде кальциевой соли, называется казеинатом кальция. В процессе выпадения сгустка при скисании молока казеинат кальция взаимодействуя с молочной кислотой, распадается на молочнокислый кальций и казеин, выпадающий в виде осадка (значительная часть молочнокислого кальция при этом остается в жидкой части, в сыворотке). Наибольшее количество фосфора в а-казеине (1 %) и в 10 раз меньше в гамма-казеине (0,1 %).

К прочим белкам молока относятся лактоальбумин, лактоглобулин и белок оболочек жировых шариков. Эти белки отличаются высокой биологической ценностью. Альбумин содержит в своей молекуле значительное количество серы. В нем больше жизненно необходимых аминокислот. По своим физико-химическим свойствам кристаллический лактоальбумин близок к альбумину сыворотки крови.

Важнейшими процессами, происходящими при выработке кисломолочных продуктов, являются коагуляция казеина и гелеобразование (переход коллоидной системы молока из свободнодисперсного состояния, золя, в связаннодисперсное состояние - гель).

Коагуляция казеина при производстве кисломолочных продуктов может осуществляться двумя способами - кислотным или сычужным.

Кислотная коагуляция казеина вызывается молочной кислотой, которая накапливается в молочных продуктах в результате брожения лактозы. Молочная кислота снижает отрицательный заряд мицелл казеина и переводит его в изоэлектрическое состояние (рН 4,6-4,7), в котором макромолекулы белка теряют свою растворимость и устойчивость. Кроме того, происходит переход в плазму фосфата кальция и органического кальция казеинаткальцийфосфатного комплекса, что дестабилизирует мицеллы казеина и вызывает их диспергирование.

Сычужная коагуляция казеина включает 2 стадии - ферментативную и коагуляционную. Механизм как первой, так и второй стадии окончательно не установлен. Наиболее убедительной считается теория протеолитического действия сычужного фермента (гидролитическая теория). Согласно этой теории, на первой стадии под действием основного компонента сычужного фермента химозина происходит разрыв пептидной связи фенилаланин-метионин в полипептидных цепях k-казеина ККФК, в результате чего молекулы k-казеина расщепляются на гидрофобный пара-k-казеин и гидрофильный гликомакропротеид. Гидратная оболочка мицелл частично разрушается, силы электростатического отталкивания между частицами уменьшаются и дисперсная система теряет устойчивость. На второй стадии частично дестабилизированные мицеллы казеина (параказеина) собираются в агрегаты, которые затем соединяются продольными и поперечными связями в единую сетку, образуя сгусток.

Процесс гелеобразования - агрегирование частиц казеина и формирование единой пространственной сетки молочного сгустка.

Независимо от способа коагуляции, различают 4 стадии формирования сгустка:

1 - индукционный период;

2 - сдадия флоккуляции - массовая коагуляция;

3 - стадия метастабильного равновесия - уплотнение сгустка;

4 - стадия синерезиса - самопроизвольное уплотнение структуры за счет перегруппировки частиц и увеличения числа контактов между ними, т.е. сжатие геля и выпрессовывание из него дисперсионной среды.

При структурообразовании дисперсных систем могут образовываться два типа пространственных структур - коагуляционные (тиксотропно-обратимые) и конденсационные (необратимо-разрушающиеся). Коагуляционные структуры обладают эластичностью, пластичностью и малой прочностью, так как частицы удерживаются только межмолекулярными силами. В конденсационных структурах частицы соединены прочными химическими связями, которые обеспечивают их прочность, но делают их хрупкими, неэластичными.

Сгустки кисломолочных продуктов имеют, как правило, смешанный характер с преобладанием необратимо-разрушающихся либо тиксотропно-обратимых связей. Соотношение этих связей зависит от целого ряда факторов, правильное использование которых позволяет получать сгустки с заданными свойствами.