An initiative of :




Ege Üniversitesi

Gaziantep Üniversitesi





Sitekeuring.NET Award

Food-Info.net> Konular > Gıda bileşenleri > Proteinler

Süt proteinleri

Süt, birçoğu çok küçük miktarlarda olan yüzlerce çeşit protein içerir. Proteinler kimyasal veya fiziksel özelliklerine ve biyolojik işlevlerine göre çeşitli şekillerde sınıflandırılabilirler. Geleneksel olarak süt proteinleri kazeinler, peyniraltı suyu proteinleri ve azınlık proteinler olarak sınıflandırılırlar. Yağ kürelerinin yüzeyinde bulunan proteinler ve enzimler azınlık proteinler grubuna aittir.

Peyniraltı suyu proteini sıklıkla süt-serum proteinleri için eşanlamlı olarak kullanılan bir terimdir, fakat peynir-yapımında oluşan peyniraltı suyundaki proteinler için kullanılmalıdır. Süt-serum proteinlerine ek olarak, peyniraltı suyu proteini peynir sütünün rennet enzimiyle olgunlaştırılması esnasında parçalanan kazein moleküllerinin parçalarını içerir. Olgunlaştırılan sütte süt-serum proteinlerinin bir kısmı orjinal sütten daha düşük konsantrasyonlarda bulunur. Bunun nedeni peynir yapımından önce sütün pastörizasyonu sırasında ısıl denatürasyondur.

Sütteki üç temel protein grubu davranış şekilleri ve varoluş biçimleri açısından birbirlerinden ayırt edilirler. Olgunlaştırma ile veya düşük pH'larda sütteki kazein kolayca çökelirken, serum proteinleri genellikle çözeltinin içinde kalırlar. Orta dereceli ısıl işlemlerde kazeinler bozulmadan kalırken küre şeklindeki serum proteinleri denatüre olurlar. Yağ-küresi zar proteinleri, isimde belirtildiği gibi, yağ kürelerinin yüzeyine yapışırlar ve yalnızca mekanik etkiyle serbest kalırlar örneğin yayıkla kremanın tereyağı yapılması.

Kazein

Kazein, süt içindeki baskın olan bir grup proteine verilen addır. Kazeinler, insan sütü de dahil olmak üzere hayvansal sütlerin tümünde mevcuttur. İnek sütündeki proteinlerin neredeyse %80'i kazeindir, diğer bir ifadeyle 1 litre sütte 26g kazein vardır.

Kazeinler dört alt-gruba ayrılırlar α σ-, αs2-, ß- ve κ -kazein. Dört grubun hepside çok heterojendir ve herbiri 2 – 8 farklı kalıtsal varyasyonlardan oluşur. Bu varyasyonlar birbirlerinden yalnızca birkaç aminoasit farklıdırlar. α - ve β - kazeinler, genellikle fosforik asiti esterleyen amino asitlere sahiptirler. Moleküller arası ve molekül içi bağları oluşturmak için fosforik asit kalsiyumu (sütte boldur) bağlar.

Bu, kazeinlerin özdeş veya farklı tipteki kazeinleri içeren polimerleri kolayca oluşturmasını sağlar. Kazein molekülündeki fosfat gruplarının ve hidrofobik kısımların çokluğuna bağlı olarak kazeinlerden oluşan moleküler polimerler çok özel ve kararlı yapılardır. Polimerler yüzlerce, binlerce molekülden oluşmuştur ve bu polimer yapılar süte beyaz rengini veren kolloidal solüsyonu oluşturur. Bu moleküler kompleksler kazein miselleri olarak bilinirler. Şekil 1 de gösterilen kazein miselleri, çapı 10 ile 15 nm (1 nanometre = 10–9 m) olan alt-misellerden oluşmuştur. Orta boyutlu bir misel 400 ile 500 civarında alt-misellerden oluşur ve en az 0.4 mikron (0.0004 mm) genişliğinde olabilir.


Şekil 1 : Bir kazein miseli ; Açıklamalar : A: bir altmisel; B: çıkık zincir; C: Kalsiyum fosfat; D: κ-kazein; E: fosfat grupları

Kalsiyum fosfat ve alt-misellerin arasındaki hidrofobik etkileşimler kazein misellerinin kararlı yapısından sorumludur. Karmaşık misellerin (büyük misel yapıları) dış taraflarından çıkan (Şekil 1' de B), karbonhidrat gruplarını içeren κ-kazeinin hidrofilik kısımları onlara “tüylü” görüntüsü verir, fakat çok daha önemlisi topaklanmaya (aggregation) karşı miseli stabilize eder (korur).

κ-kazein ve onun karbonhidrat gruplarının peynir yapımındaki önemi büyüktür. Peynir yapma sürecinin ilk bölümünde kullanılan rennet, misellenin yüzeyindeki kazeinin karbonhidratlarını koparır . Bu şekilde miseller çözünürlüğünü kaybedecek ve çökelek (lor) halini oluşturmak için topaklanmaya başlayacaktır.

Düşük sıcaklıkta, κ-kazein zincirleri kopmaya başlayıp kalsiyum hidroksifosfat miselin yapısından ayrılınca miselin yapısı zayıflamış olur. Bu durumu, en hidrofobik (apolar) kazeinin β-kazein olması ve sıcaklığın düşürülmesiyle hidrofobik etkileşimlerin zayıflaması şeklinde açıklayabiliriz. β-kazeinin γ-kazeine ve proteoz-peptonlara (parçalanmış ürünler) hidrolizi peynir üretiminde düşük verim anlamına gelir, çünkü proteoz-pepton kısımları peynir altı suyunda kaybolur.

Diğer proteolitik enzimler de peynir yapımı (çökeltme) için kullanılabilirler, fakat bunlar pek spesifik değildirler . Rennet kullanılmadan bitkisel proteazlarla yapılan peynirin (vejeteryanlar için) tadı çoğunlukla diğerlerinden farklıdır ve peynir verimi daha düşüktür.

Asit ile çöktürmek

Eğer süte asit eklenirse veya asit-üreten bakterinin süt içinde üremesine izin verilirse pH düşecektir. Normal pH'ı 6.5-6.7 civarında olan sütün asitliği artırıldığı zaman birçok proses meydana gelir:

  • İlk olarak, kazein miseli içinde bulunan kalsiyum fosfat çözünecektir ve ardından misel yapısına sızıp güçlü kalsiyum bağlarının oluşmasını sağlayan kalsiyum iyonlarını oluşturacaktır.
  • İkinci olarak, çözeltinin pH' ı her bir kazein çeşidinin izo-elektrik noktasına yaklaşacaktır. Izo-elektrik nokta kazeinlerin çözünebilirliğinin en düşük olduğu ve pH'ın 4.2-4.7 aralığında olduğu noktadır.

Bu metotların ikisi de misellerde değişikliğe yol açar (misellerin topaklanıp daha az yoğun ya da daha çok yoğun pıhtılar oluşmasıyla büyümelerini başlatır).

Bu prosesler mayalanmış sütte meydana gelir. Yoğurt gibi mayalanmış süt ürünlerinde, mayalanma esnasında üremesine izin verilen bakteriler oluşan pıhtının kremleşmesine sebeb olur.

Aşırı miktarda sodyum hidroksit eklendiği zaman, asitle çökeltilen kazein yeniden çözünür. Meydana gelen sodyum kazeinat çoğunlukla emülgatör özelliğinden dolayı gıda bileşeni olarak kullanılır. Orjinal misel yapısı hidroksit eklenerek tekrardan sağlanamaz.


Şekil 2 : Çökelek (lor) ve peyniraltı suyunun ayrılması

Peyniraltı suyu proteinleri

Peyniraltı suyu proteini, genellikle süt serum proteinlerine verilen addır fakat, teknik olarak sadece peynir yapımı esnasında elde edilen peyniraltı suyunda bulunan proteinleri içerir. Yağsız süt, inorganik asit eklenerek kazeinden arındırıldığı zaman, arta kalan protein grubu süt serum proteinleri olarak adlandırılır. Bunlar ortak isimden dolayı ‘gerçek' peyniraltı proteinlerine çok benzerler.

Peyniraltı suyu proteinleri, sütteki proteinlerin yaklaşık olarak %20'sini oluştururlar. Peyniraltı suyu proteinleri çok iyi çözünürler ve aşağıdaki gruplara ayrılabilirler:

  • α-laktalbümin
  • β-laktoglobülin
  • Kan Serumu Albumini
  • Immunoglobülinler
  • Çeşitli proteinler ve polipeptitler

Peyniraltı suyu proteinlerinin, özellikle de α-laktalbüminin besinsel değeri çok yüksektir. Amino asit bileşimleri biyolojik optimum olarak adledilen yapıya çok yakındır.

Peyniraltı suyu proteinin türevleri gıda sanayine yaygın olarak kullanılmaktadır.

Peyniraltı suyu proteinleri ısıtma esnasında denatüre olur, bu denatürasyon peyniraltı suyu proteinlerinin topaklanmasına neden olur (başlıca kazein miselleriyle birlikte).

Peyniraltı suyu proteinleri membran teknolojisi ile endüstriyel ölçekte izole edilirler.

α-laktalbümin

Bu protein, tipik peyniraltı suyu proteini olarak düşünülebilir. Bütün memelilerin sütünde bulunur ve laktoz (süt şekeri) sentezinde önemli bir rol oynar.

β-laktoglobülin

Bu protein, sadece toynaklı hayvanlarda (‘tırnaklı' hayvanlar) bulunur ve inek sütündeki peniraltı suyu proteininin temel bileşenidir. Eğer süt 60 °C nin üzerine ısıtılırsa, denatürasyon başlar (Bu noktada β-laktoglobulinin sülfür amino asitinin reaktivitesi önemli bir rol oynar). Yüksek sıcaklıklarda kükürtlü bileşikler yavaş yavaş ayrılırlar. Bu kükürtlü (sülfirik) bileşikler, ısıl işlem görmüş sütün “pişmişlik” hissi veren tadından kısmen sorumludur.

Immunoglobülinler

Immünoglobulinler yeni doğmuş hayvanın (veya insan) bakteri ve hastalıklara karşı korunmasında önemli bir rol oynar.

Laktoferrin

Laktoferrin demir taşıyıcı veya transferrin (Demiri bağlayan ve onun değişik organlara taşınmasını sağlayan protein) ailesine ait bir glukoproteindir. İlk olarak büyükbaş hayvan sütünden izole edilmiştir, fakat başka hayvanların sütlerinde de bulunur. Sütün yanı sıra, memelilerin ekzokrin salgılarında da mevcuttur.

Laktoferrin, çok fonksiyonlu veya çok-işlevli bir protein olarak düşünülür. Birçok biyolojik rolü vardır. Demir bağlayıcı özelliklerinden dolayı, meme emen yeni doğanın bağırsak mukozasında demir emiliminde rol oynadığı düşünülür. Antibakteriyel, antiviral, antifungal, antiinflamatuar, antioksidan ve immunomodulatuar etkilerinin olduğu görülmektedir. Bu etkileri geniş bir şekilde incelenmektedir. Gözden geçirmek ve güncel çalışmaları takip etmek http://www.lactoferrinresearch.org .

Laktoperoksidaz

Laktoperoksidaz, süt, tükürük ve gözyaşında antimikrobiyal bir madde gibi algılanır . Laktoperoksidaz, tiyosiyanat iyonlarının (SCN-) hidrojen peroksit ile oksitlenmesine karşı doğal bir bakteriyel savunma sistemidir. Bunların her ikisi de biyolojik sıvılarda bulunur ve laktoperoksidaz ile birlikte laktoperoksidaz sistem (LP-s) olarak adlandırılırlar. LP-s'nin kendini üreten organizmaların proteinleri ve enzimleri üzerinde hiçbir etkisi olmadığı halde, çok çeşitli mikroorganizmalara karşı bakterisidal ve bakteriostatik etkilerinin olduğu ispatlanmıştır.

 

Azınlık Proteinler

Zar proteinleri

Zar proteinleri, yağ damlacıklarının sütün içerisindeki emülsiyonunu stabilize etmek için (dengede tutmak için) yağ küreciklerinin etrafında koruyucu bir katman oluşturan bir protein grubudur. Proteinlerin bir kısmı lipid molekülleri içerir, ve bu proteinler lipoprotein olarak adlandırılırlar. Zar globülin proteinleri, sütteki en küçük protein parçasıdır, toplam proteinin yaklaşık olarak %1.5'ini oluşturur.

Bu proteinlerin lipidleri ve hidrofobik amino asitleri, hidrofobik kısımlarını yağ yüzeylere çevirirken daha az hidrofobik olan kısımlarını suya yönlendirirler.

Özellikle fosfolipidler ve lipolitik enzimler zar yapısı içine emilirler.

Süt içindeki enzimler

Sütteki enzimler, ya anne hayvandan ya da bakteriden gelirler. Hayvandan gelen enzimler sütün doğal bileşenleridir. Baktreiyel enzimler bakteri popülasyonunun tabiatına ve büyüklüğüne göre tür ve miktar bakımından farklılık gösterirler.

Sütteki enzimlerin birçoğu kalite ve kontrol testleri için kullanılır. En önemlileri peroksidaz, fosfataz ve lipazdır.

Laktop eroksidaz

Peroksidaz, oksijeni hidrojen peroksitten (H2O2) kolay oksitlenebilen diğer maddelere taşır. Eğer süt birkaç saniyeliğine 80 °C'ye ısıtılırsa bu enzim inaktif olur, sütte peroksidaz olup olmadığını anlamak için bu yöntem kullanılır ve böylece 80 °C'nin üstünde pastörizasyon sıcaklığına ulaşılıp ulaşılmadığı kontrol edilir. Bu test Storch's peroksidaz testi olarak adlandırılır.

Fosfataz

Fosfatazın, belirli fosforik-asit esterlerini fosforik asit ve ilgili alkollere parçalayabilme özelliği vardır. Süte fosforik-asit esteri ve açığa çıkan alkolle tepkime verdiğinde renk değiştiren bir reaktif eklenerek sütteki fosfataz varlığı saptanabilir. Renkteki değişiklik sütün fosfotaz içerdiğini gösterir. Fosfataz normal pastörizasyon (72 °C'de 15-20 saniye) ile yok edilir, bundan dolayı fosfataz testi gerçekten pastörizasyon sıcaklığına ulaşılıp ulaşılmadığına karar vermek için kullanılır.

Lipaz

Lipaz, yağı gliserol ve serbest yağ asitlerine parçalar. Süt ve süt ürünlerinde aşırı miktarda serbest yağ asidinin olması bu ürünlere bozuk (ransit) bir tat verir. Bazı hayvanların sütü güçlü lipaz aktivitesi gösterse de, çoğu zaman bu enzimin etkisinin çok zayıf olduğu görülür. Sütteki lipaz miktarının, laktasyon devresinin (meme bezlerinden süt salgılanması dönemi) sonlarına doğru arttığına inanılır. Süt lipazı ve süt yağı arasında yağ kürelerinin yüzeyi bozulmadığı sürece herhangi bir reaksiyon gerçekleşmez fakat, yüzeyler tahrip olur olmaz lipaz enziminin substrat (kendi üzerine etkiyen enzimin kimyasal değişimini kolaylaştıran maddeye verilen ad) bulma şansı doğar ve serbest yağ asitleri açığa çıkar. Süt, bozuk bir pompa ile soğuk olarak pompalandığında veya soğuk süt pastörize edilmeksizin homojenize edilirse aniden serbest yağ asitleri oluşur. Yağ asitleri ve bu enzimatik reaksiyonun diğer ürünleri ürüne “ransit” bir tat verir.

Kaynaklar:

 

 



European Masters Degree in Food Studies - an Educational Journey






The website Food-Info.net is an initiative of the food technology and food safety programmes of Wageningen University, The Netherlands and its partner universities.