Kasein - Casein

Kaseinu ( / k s jsem n / KAY -viz-n , z latinského caseus "sýr") je rodina příbuzných fosfoproteinů (αS1, αS2, β, κ). Tyto bílkoviny se běžně nacházejí v savčím mléce , obsahují asi 80% bílkovin v kravském mléce a mezi 20% a 60% bílkovin v lidském mléce . Ovčí a buvolí mléko má vyšší obsah kaseinu než jiné druhy mléka, přičemž lidské mléko má obzvláště nízký obsah kaseinu.

Kasein má široké spektrum použití, od toho, že je hlavní součástí sýra , až po použití jako potravinářská přídatná látka. Nejběžnější formou kaseinu je kaseinát sodný . V mléce kasein prochází fázovou separací za vzniku koloidních kaseinových micel , což je typ vylučovaného biomolekulárního kondenzátu .

Micelle kasein

Kasein jako zdroj potravy dodává aminokyseliny , sacharidy a dva základní prvky, vápník a fosfor .

Složení

Kasein obsahuje vysoký počet prolinových aminokyselin, které brání tvorbě běžných sekundárních strukturních motivů proteinů. Neexistují také žádné disulfidové můstky . V důsledku toho má relativně malou terciární strukturu . Je relativně hydrofobní , takže je špatně rozpustný ve vodě . Nachází se v mléce jako suspenze částic, nazývaných kaseinové micely , které vykazují jen omezenou podobnost s micelami typu tenzidů v tom smyslu, že hydrofilní části se nacházejí na povrchu a jsou sférické. Na rozdíl od micel tenzidů je však vnitřek kaseinové micely vysoce hydratovaný. Kaseiny v micelách jsou drženy pohromadě ionty vápníku a hydrofobními interakcemi. Kterýkoli z několika molekulárních modelů by mohl odpovídat za speciální konformaci kaseinu v micelách. Jeden z nich navrhuje, aby bylo micelární jádro tvořeno několika submicely, jejichž periferií jsou mikrovellosity κ-kaseinu. Další model naznačuje, že jádro je tvořeno vlákny propojenými kaseinem. Nakonec nejnovější model navrhuje dvojité spojení mezi kaseiny, aby mohlo dojít ke gelování. Všechny tři modely považují micely za koloidní částice tvořené kaseinovými agregáty zabalenými do rozpustných molekul κ-kaseinu.

Izoelektrický bod kaseinu je 4.6. Protože pH mléka je 6,6, kasein má v mléce záporný náboj. Purifikovaný protein je nerozpustný ve vodě. I když je také nerozpustný v neutrálních solných roztocích, je snadno dispergovatelný ve zředěných zásadách a v solných roztocích, jako je vodný šťavelan sodný a octan sodný .

Enzym trypsin může hydrolyzovat na fosfátu -obsahující pepton . Používá se k výrobě určitého typu organického lepidla .

Využití

Malovat

Příprava kaseinu ve staré operaci leptání v Müllheimu

Kaseinová barva je rychle schnoucí, ve vodě rozpustné médium používané umělci. Kaseinová barva se používá od starověkých egyptských dob jako forma temperové barvy a komerční ilustrátoři ji hojně používali jako zvolený materiál až do konce 60. let, kdy se s příchodem akrylové barvy stal kasein méně populární. Stále je široce používán malíři scén, i když akrylát se prosadil i v této oblasti.

Lepidlo

Kaseinová lepidla formulovaná z kaseinu, vody, hydratovaného vápna a hydroxidu sodného byla oblíbená pro zpracování dřeva, včetně letadel, až v letadle de Havilland Albatross v roce 1939. Kaseinové lepidlo se také používá při výrobě transformátorů (konkrétně transformátorové desky) na jeho propustnost pro olej. I když jsou lepidla na bázi kaseinu z velké části nahrazena syntetickými pryskyřicemi, stále se uplatňují v určitých specializovaných aplikacích, jako je laminování protipožárních dveří a označování lahví. Elmer's Glue-All, Elmer's School Glue a mnoho dalších lepidel Borden bylo původně vyrobeno z kaseinu. Mnoho lidí si myslelo, že to udělali, protože to bylo netoxické a vymylo by se to z oblečení, ale k použití to vedla ekonomika produktu. Ke konci 20. století nahradil Borden kasein ve všech svých oblíbených lepidlech syntetickými materiály, jako je PVA.

Jídlo

Několik potravin, smetany a polevy obsahují různé kaseináty. Kaseinát sodný působí jako větší přísada do potravin pro stabilizaci zpracovaných potravin, nicméně společnosti by se mohly rozhodnout použít kaseinát vápenatý ke zvýšení obsahu vápníku a snížení hladin sodíku ve svých výrobcích.

Kaseinátová přítomnost a funkce v různých produktech
Produkt Kaseinát % Funkce
Maso 2–20 Textura a výživa
Sýr 3–28 Tvorba matrice, vazba tuku a vody
Zmrzlina 1–7 Textura a stabilizátor
Šlehané polevy 2–11 Stabilizace tuků
Těstoviny 2–18 Textura, výživa a chuť
Pečené dobroty 1–15 Vazba na vodu

Hlavní použití kaseinu v potravinách je pro prášky vyžadující rychlou disperzi do vody, od kávových krémů po instantní krémové polévky. Společnost Mead Johnson představila na začátku 20. let 20. století výrobek s názvem Casec, který má zmírnit gastrointestinální poruchy a zažívací potíže kojenců, které byly v té době běžnou příčinou úmrtí dětí. Předpokládá se, že neutralizuje kapsaicin , aktivní (pálivou) složku paprik, jalapeños , habaneros a dalších chilli papriček .

Výroba sýra

Výroba sýra

Sýr se skládá z bílkovin a tuku z mléka , obvykle mléka krav , buvolů , koz nebo ovcí . Vyrábí se koagulací, která je způsobena destabilizací kaseinové micely, která zahajuje procesy frakcionace a selektivní koncentrace. Mléko se obvykle okyselí a poté sráží přidáním syřidla obsahujícího proteolytický enzym známý jako rennin ; tradičně se získává ze žaludků telat , ale v současné době se vyrábí častěji z geneticky modifikovaných mikroorganismů. Pevné látky se poté oddělí a lisují do konečné podoby.

Na rozdíl od mnoha proteinů není kasein srážen teplem. Během procesu srážení působí proteázy srážející mléko na rozpustnou část kaseinů, κ-kasein , čímž vzniká nestabilní micelární stav, který vede k tvorbě sraženiny. Při koagulaci s chymozinem se kaseinu někdy říká paracasein . Chymosin (EC 3.4.23.4) je asparagová proteáza, která specificky hydrolyzuje peptidovou vazbu v Phe105-Met106 κ-kaseinu, a je považována za nejúčinnější proteázu pro sýrárenský průmysl (Rao et al., 1998). Britská terminologie na druhé straně používá termín kaseinogen pro nekoagulovaný protein a kasein pro koagulovaný protein . Jak existuje v mléce, je sůl z vápníku .

Proteinové doplňky

Atraktivní vlastností kaseinové molekuly je její schopnost vytvářet v žaludku gel nebo sraženinu, díky čemuž je velmi účinná při zásobování živinami. Sraženina je schopna zajistit pomalé uvolňování aminokyselin do krevního oběhu, někdy trvá několik hodin. Často je k dispozici jako kasein hydrolyzovaný kasein , přičemž se hydrolyzuje pomocí proteázy , jako je trypsin . Hydrolyzované formy mají hořkou chuť a kojenci a laboratorní zvířata takové doplňky často odmítají ve prospěch neporušeného kaseinu.

Plasty a vlákna

Bílá galalithová tlačítka RAAF před rokem 1953

Některé z prvních plastů byly založeny na kaseinu. Zejména galalith byl dobře známý pro použití v tlačítkách . Vlákno lze vyrobit z extrudovaného kaseinu. Lanital , tkanina vyrobená z kaseinového vlákna ( ve Spojených státech známá jako Aralac ), byla obzvláště populární v Itálii během třicátých let minulého století. Nedávné inovace, jako je QMILK, nabízejí rafinovanější využití vlákna pro moderní tkaniny.

Lékařské a zubní použití

Sloučeniny odvozené od kaseinu se používají v produktech remineralizace zubů ke stabilizaci amorfního fosforečnanu vápenatého (ACP) a uvolňování ACP na povrchy zubů, kde může usnadnit remineralizaci.

Dieta s vyloučením kaseinu a lepku se někdy používá v alternativní medicíně pro děti s autismem . V roce 2015 byl důkaz, že takové diety mají jakýkoli dopad na chování nebo kognitivní a sociální fungování u autistických dětí, omezený a slabý.

Nanotechnologická použití

Kaseinové proteiny mají potenciál pro použití jako nanomateriály díky svému snadno dostupnému zdroji (mléku) a jejich náchylnosti k vlastní montáži do amyloidních fibril.

Potenciální zdravotní problémy a nežádoucí účinky

Beta kaseiny A1/A2 v mléce

Al a A2 beta-kasein jsou genetické varianty mléčného proteinu beta-kaseinu, které se liší o jednu aminokyselinu ; prolin nastane v poloze 67 v řetězci aminokyselin , které tvoří A2 beta-kasein, zatímco v A1 beta-kasein histidin vyskytuje v této poloze. Vzhledem ke způsobu, jakým beta-kasein interaguje s enzymy nacházejícími se v trávicím systému, jsou A1 a A2 zpracovávány trávicími enzymy odlišně a sedm- aminopeptid , beta- casomorphin -7, (BCM-7) může být uvolňován trávením A1-beta-kaseinu.

Beta-kaseinový typ A1 je nejběžnějším typem nalezeným v kravském mléce v Evropě (kromě Francie), ve Spojených státech, Austrálii a na Novém Zélandu.

Zájem o rozlišení mezi bílkovinami beta-kaseinu A1 a A2 začal na počátku 90. let 20. století prostřednictvím epidemiologického výzkumu a studií na zvířatech, které původně provedli vědci na Novém Zélandu a které zjistily korelace mezi prevalencí mléka s proteiny beta-kaseinu A1 a různými chronickými chorobami. Výzkum vyvolal zájem médií, některých vědecké komunity a podnikatelů. Společnost A2 Corporation byla založena na Novém Zélandu na počátku dvacátých let minulého století za účelem komercializace testu a prodeje „A2 Milk“ jako prémiového mléka, které je zdravější kvůli nedostatku peptidů z A1. Společnost A2 Milk dokonce požádala regulační úřad Food Standards Australia New Zealand o požadavek zdravotního varování na běžné mléko.

V reakci na veřejný zájem, uvádění mléka A2 na trh a vědecké důkazy, které byly publikovány, Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA) přezkoumal vědeckou literaturu a v roce 2009 zveřejnil přehled, v němž nenalezl žádný identifikovatelný vztah mezi chronickými chorobami a konzumním mlékem s Protein A1. Nezávislý přehled publikovaný v roce 2005 také nezjistil žádný rozpoznatelný rozdíl mezi pitím mléka A1 nebo A2 v riziku nákazy chronickými chorobami.

Alergie na kasein

Malá část populace je alergická na kasein. Kaseinová intolerance , známá také jako „nesnášenlivost mléčných bílkovin“, se vyskytuje, když tělo nedokáže štěpit kaseinové bílkoviny. Prevalence alergie nebo intolerance na kasein se pohybuje od 0,25 do 4,9% malých dětí. Čísla pro starší děti a dospělé nejsou známa. Významná část osob s autistickým spektrem má do dospělosti intoleranci nebo alergii na kaseinový protein. Toho mohou využít kliničtí lékaři a dietní lékaři k rozpoznání autismu u těch, kteří nemusí mít tradiční autistické rysy . Dieta známá jako kaseinu-free, bez lepku (CFGF) se běžně praktikuje těchto jedinců po objevení jejich nesnášenlivost nebo alergie.

Bylo prokázáno, že kasein, který je tepelně zpracován, je při podávání kojencům alergeničtější a hůře stravitelný. Minimálně zpracovanou kojeneckou výživu lze použít namísto tradičních kojeneckých výživ, jakož i alternativních, pokud kojení není k dispozici. U mateřského mléka se obvykle neprokázalo, že by vyvolávalo alergickou reakci, ale mělo by být kojencům podáváno s opatrností pokaždé v případě nežádoucích účinků z něčeho, co kojící rodič konzumoval a obsahoval kasein. Po dietě bez kaseinu bylo prokázáno, že zlepšuje výsledky kojenců, kteří jsou alergičtí nebo nesnáší mléčné bílkoviny. Lidské mateřské mléko bylo prokázáno jako nejlepší potravina pro kojence a mělo by být nejprve vyzkoušeno, pokud je k dispozici.

Ukázalo se, že doplnění proteázového enzymu pomáhá jednotlivcům s intolerancí kaseinu strávit protein s minimální nežádoucí reakcí.

Viz také

Reference

Další čtení

externí odkazy