Роль кальция в структуре мицеллы казеина молока

Большая часть (примерно 95%) основного белка молока казеина в молоке содержится в виде субмицелл, связанных фосфатом кальция в мицеллы с молярной массой 10⁸ г/моль.

Р и с. 2.2. Строение субмицеллы казеина	Р и с. 2.3. Строение мицеллы казеина

Субмицелла казеина состоит из нескольких фракций различных казеинов, на различиях которых подробно останавливаются авторы всех учебников и учебных пособий по «Химии и физике молока» [50, 243] и будет изучаться вами в соответствующем курсе.

Широк диапазон размеров всегда шаровидных субмицелл казеина 3–300 нм, а средний их размер15–20 нм. Молярная масса казеиновых субмицелл около 250000 г/моль.

Полагают, что ядро субмицеллы состоит из гидрофобных казеиновых молекул и их частей, а гидрофильная оболочка –
из сильно заряженных концевых участков казеинов СОО^–, РО₃^2– и др.

Вокруг казеиновых мицелл образуется «гидратная шуба» из молекул воды, которая дополнительно их стабилизирует.

Мицеллы казеина в молоке находятся во взвешенном состоянии в водной фазе, которая содержит:

- растворимый (истинный раствор), в-основном Са(Н₂РО₄)₂, – примерно 30% от общего кальция молока, в том числе около 10% ионизированного кальция;

- коллоидный раствор, в основном, Са₃(РО₄)₂ и фосфатных ассоциатов – в среднем 40% (20–60%).

Мицелярный кальций составляет примерно 30% (20–40%) от общего, в крупных мицеллах его больше.

Между различными состояниями (фракциями) кальция существует взаимообмен кальция. Известно, что за 1 ч в обмене между мицелярным и растворимым кальцием принимает участие 45% атомов кальция [243]:

Са (Н₂РО₄)₂ ↔ Са^{2 +} + 2Н₂РО₄ ^–, ПР = 1,0 10^–3.

Коллоидный кальций в обмене участвует значительно слабее:

Са₃(РО₄)₂ ↔ 3Са^{2 +} + 2РО₄^{3 –} , ПР = 1,0 10^–25.

Повышение температуры, кислотности и содержания ионизированного кальция способствуют увеличению размеров мицелл. При снижении температуры, кислотности, добавлении воды, цитрата натрия и др. солей, вызывающей образование коллоидных соединений кальция мицеллы мельчают (дисперсность увеличивается).

Соотношение указанных трех видов кальция играет также важную роль в стабилизации белков при тепловой обработке молока. Поэтому различные соли кальция (чаще фосфаты и цитраты) часто добавляют в технологических процессах при производстве молочных продуктов.

Ассоциат казеиновых субмицелл и мицелярного казеината кальция часто называют казеинаткальцийфосфатным комплексом ККФ К [50], что, по мнению автора, не является корректным.

Понятие комплекс устоялось в химической терминологии как соединение имеющие между комплексообразователем и лигандами донорно-акцепторный тип химической связи.

О химической связи между фосфатом кальция казеина и казеином достоверно ничего не известно, есть лишь предположения, что [50]:

- в этой химической связи участвуют карбоксильные СООН^– и фосфорсериновые группы РО₃^2–;

- фосфат кальция адсорбирован казеинатами.

Поэтому название ККФК использовать преждевременно, а необходимо говорить о ККФА (казеинаткальцийфосфатном ассоциате), или вообще ограничиваться понятиями мицелла, субмицелла и мицелярный кальций.

Для повышения эффективности свертывания молока сычужным ферментом мицеллы должны быть крупных размеров, т.к. при этом более экономно расходуется фермент, действие которого происходит на поверхности мицелл казеина [163].

При производстве кисломолочных продуктов, чаще всего наоборот, желательны сравнительно небольшие мицеллы, т.к. при этом выше их влагоудерживающая способность, меньше будет происходить отделение сыворотки в готовых продуктах.