Казеин как основной белок молока¶

Казеин — фосфопротеин, основная белковая фракция молока млекопитающих, составляющая около 80 % общего содержания белка в коровьем молоке. Относится к классу сложных белков, содержащих в составе остатки фосфорной кислоты, связанные с аминокислотами серина. Казеин присутствует в молоке в виде коллоидных мицелл, что обеспечивает устойчивость белка в растворе и его доступность для переваривания потомством.

¶Химический состав и строение

Казеин представляет собой смесь нескольких фракций, различающихся по аминокислотному составу и свойствам. Основные типы:

• αs1-казеин — наиболее abundant фракция, около 40 % от общего казеина;
• αs2-казеин — минорная фракция;
• β-казеин — составляет до 35 %, легко отщепляется под действием протеаз;
• κ-казеин — около 15 %, стабилизирует мицеллу, чувствителен к действию сычужного фермента;
• γ-казеины — продукты гидролиза β-казеина.

Молекулярная масса фракций варьируется от 19 до 25 кДа. Изоэлектрическая точка казеина лежит в диапазоне pH 4,6–4,7 — именно при этом значении белок выпадает в осадок, что используется в лабораторной практике для его выделения.

¶Мицеллярная структура

В молоке казеин существует не в виде отдельных молекул, а в форме мицелл — сферических агрегатов диаметром от 50 до 300 нм. Мицелла состоит из гидрофобного ядра (αs- и β-казеины) и поверхностного слоя из κ-казеина, гидрофильные участки которого обращены в водную фазу. Такое строение придаёт коллоиду устойчивость и препятствует самопроизвольной агрегации. Фосфатные группы связывают ионы кальция, формируя так называемые кальций-фосфатные мостики между белковыми цепями.

¶Физико-химические свойства

Казеин плохо растворим в воде в свободном виде, но хорошо растворяется в слабощелочных средах и растворах солей. Он не денатурирует при нагревании в отличие от сывороточных белков, что объясняет его устойчивость при пастеризации. При подкислении молока (например, молочнокислыми бактериями) pH снижается до изоэлектрической точки, мицеллы теряют заряд и коагулируют, образуя сгусток — основу кисломолочных продуктов и сыра.

Сычужное свёртывание происходит иначе: фермент химозин отщепляет от κ-казеина гликомакропептид, лишая мицеллу стабилизирующего слоя; в присутствии ионов кальция белок образует плотный сгусток.

¶Биологическая роль

Казеин выполняет несколько функций в молоке:

• Питательная — служит источником аминокислот и кальция для новорождённых;
• Транспортная — связывает и переносит кальций и фосфат, обеспечивая минерализацию костной ткани;
• Защитная — антимикробные пептиды, образующиеся при гидролизе казеина, обладают бактериостатическим действием.

Казеин относится к медленно усваиваемым белкам: в желудке он образует сгусток, который переваривается постепенно, обеспечивая длительное поступление аминокислот в кровь.

¶Применение

Казеин широко используется в пищевой промышленности и за её пределами:

Технический казеин, получаемый осаждением из обезжиренного молока, применяется в производстве клеев, красок и биопластиков. Казеинат натрия и казеинат кальция используются как пищевые добавки (E469) для стабилизации эмульсий.

¶Значение и особенности

Казеин — один из наиболее изученных пищевых белков. Его аминокислотный профиль содержит все незаменимые аминокислоты, однако лимитирующей является метионин. У людей с непереносимостью лактозы казеин обычно переносится нормально, поскольку не содержит молочного сахара. Аллергия на казеин (в первую очередь на αs1-фракцию) встречается у части детей и требует исключения молочных продуктов из рациона.