Süt Proteinlerinin Fraksiyonlanması

SÜT PROTEİNLERİ
Süt en iyi protein kaynaklarından birisidir. İnek sütü ortalama %3,4-3,8 protein
içerir. En genel anlamda proteinler; insanların büyüme ve gelişmeleri için gerekli olan
temel maddelerden biridir. Ayrıca vücudun azot dengesi içinde gereklidir. İnsan
vücudunu oluşturan hücrelerin büyük bir kısmı ile metabolik reaksiyonların oluşmasını
sağlayan enzimlerde protein yapısındadır. Doğada proteinin oluşumu şu şekilde
açıklanabilir:
N + CO2 + H2O + Işık enerjisi
Protein
Proteinlerin bileşimi %45-50 C, %6-8 H, %20-25 O, %15-17 N, %0,2-2,5 S,
%1 P oluşturur. Proteinler kendilerini meydana getiren aminoasitlerin peptit bağlarıyla
bağlanmasıyla oluşur. Genelde renksiz, amorf bileşiklerdir. Yalnız birkaçı örneğin
hemoglobin renkli ve kristaldir, proteinlerin parçalanmış ara ürünleri molekül
büyüklüğü sırasına göre proteozlar, peptonlar ve polipeptitlerdir.
Proteinleri meydana getiren bazı aminoasitler insan vücudu tarafından yapılamaz
ve mutlaka dışarıdan alınması gerekir. Bu tür aminoasitler eksojen yada esansiyel
aminoasit adını alır. Esansiyel aminoasitler biyolojik değeri yüksek proteinleri
oluşturur, proteinlerin biyolojik değerleri; emilen besin maddesi azotunun 100
kısmından vücut maddesi azotuna dönüşebilen kısmı ile deyimlenir. Bu bakımdan süt
albümini en yüksek biyolojik değerdedir. Buna 100 değeri verilirse diğer bazı besin
proteinlerinin biyolojik değerleri şu şekildedir:
Süt Albümini
100
Et, Balık, Yumurta Proteini
95
Patates Proteini
80
Ispanak Proteini
64
Bezelye Proteini
56
Buğday Proteini
50
Baklagiller Proteini
30
1
Sütte bulunan esansiyel aminoasitler, Lisin lösin, İzolösin, Valin, Fenilalanin,
Treonin, Triptofan, Histidin ve Arginindir. Sütte bulunan esansiyel olmayan
aminoasitler; Glisin, Alanin, Serin, Sistein, Sistin, Prolin, Metionin, Tirozin,
Hidroksiprolin, Asparagin asit ve Glutamin asittir.
Et, balık, süt ve bunların türevlerinden alınan proteinlerin %75-80’i vücut
proteinlerine dönüştürülür. Yetişkin bir insanın günlük protein ihtiyacı kg. başına 1 gr.
Olarak tanımlanır. Bazı proteinler büyüme, gelişme ve canlılığın sürmesi için gerekli
tüm aminoasitler vardır. Süt proteini kazein bu niteliktedir. Bazı proteinlerde canlılığın
devamı için yeterli olabilirken büyüme ve gelişme üzerine etkileri azdır. Tahıllardaki
gliadin bu özelliktedir.
Sütün protein olmayan azotlu maddeleri ise epeyce çeşitli olup bunlar süt toplam
azotunun %6 azotunu taşırlar. Protein olmayan azotlu maddeler; aminoasitler, üre,
amonyak, kreatin ürik asit, proteoz ve peptonlardır. Bundan başka kesitin ve tiamin,
nikotinik asit gibi vitamin bileşenleri de az miktarda azot taşırlar.
Çözelti durumunda dağılmış bir proteinin kollodal tanecikleri ısı etkisinde
çözünmeyen bir protein vermek üzere birleşmeye eğilimlidir. Bu biçim çökelmeye
pıhtılaşma (=Koagülasyon) denir. Alkol prolaminlerin dışındaki proteinleri pıhtılaştırır.
Bunun yanı sıra proteinler kolloidal olarak dağılmış bulundukları çözeltilerde kolay
köpüklenirler. Süt ve kan bunun örnekleridir. Bunlar çalkalandıklarında köpürürler,
ısıtmakla proteinler giderek ayrışır ve kuvvetli yanmış yün yada saç kokusu verirler.
Bunun yanı sıra renk reaksiyonları da gösterirler. Proteinlerin sindirim sisteminden
emilimi ve sindirilmesi farklılıklar gösterir. Çiğ proteinler zor sindirilirken, pişmiş
proteinler daha kolay sindirilmektedirler. Proteinlerin sindirilme oranları; yumurta, et,
süt gibi besinlerde %98, tahıl proteinlerinde %78-85, kuru baklagil proteinlerinde %78
civarındadır. Proteinlerin en iyi sindirilmesi ve kullanımı anne sütünde görülür.
Süt proteinleri üç ana grupta toplanırlar. Sütün başlıca proteini kazeindir. İnek
sütünde $3 oranında bulunur. Bundan başka laktoalbümin %0,5 ve laktoglobülin %0,05
ve pek daha az oranlarda başka proteinler vardır.
2
Özetle yağı alınmış süt proteini 4 bölüme ayrılabilir.
Süt Proteinleri
Toplam Proteinin % Bölümü
Kazein
76 – 86
Laktoalbümin
9 – 18
Laktoglobülin
1,4 – 3,1
Proteoz – Pepton
2-6
Bu proteinlerin aralarındaki oran genellikle hayvanların bir tür özelliğidir.
Genellikle albüminli sütler yüksek sıcaklıklara dayanamaz. Kazeinli sütler ise yüksek
sıcaklıklara dayanır. Peynir mayası etkisiyle sert ve büyük daneli pıhtı verirler.
Albüminli sütler ise peynir mayası ile daha yumuşak ve küçük daneli pıhtı verirler. Bu
nedenle albüminli sütlerin hazım oranı daha yüksektir. Proteinler sütte kolloid halde
bulunurlar. Proteinlerin en zor eridikleri, en kolay eridikleri ve en kolay pıhtılaştıkları
pH dereceleri farklıdır. Bayat süt soğukta pıhtılaşmadığı halde ısıtılınca hemen kesilerek
pıhtılaşma süratle ortaya çıkar.
Süt Proteinlerinin Fraksiyonlanması
Süt (Yağı Alınmış)
Asit ilavesi (pH 4,6) ve Filtrasyon
Çökelek
Filtrat
(Serum Proteinleri, Peynir altı suyu)
(NH4)2 SO4 ile %50 doy.
Mg SO4 ile doy. ve Filtrasyon
Çökelek
(Laktoglobülin)
Bu fraksiyonlama ancak
Filtrat
(Laktoalbümin)
(Proteoz – pepton)
ısıtılmamış süt için geçerlidir. Kaynatılmış ve
soğutulmuş sütün pH ‘sı 4,6 ‘ya ayarlanırsa kazein yanında plazma proteinleri de
büyük ölçüde çökelirler. Bu prensipten yararlanarak sütün kaynatılıp kaynatılmadığı
belirlenebilir.
3
KAZEİN :
Yalnız sütte bulunan bir maddedir. Sütün en büyük protein kısmını teşkil eder.
Süt proteininde %80 civarındadır. İnek sütünde kazein miktarı genelde %2,63 iken
koyunda %4,5, keçide ise %3,1 civarındadır. Kazeine %0,8 oranında fosforik asit
taşıması bakımından fosfoproteinde denir. Kazeinin 1 gramında 1,84 mg. galaktoz, 1,11
mg. glukoz ve 0,53 mg. mannoz mevcuttur.
Proteinli maddeler, serbest yağ asitleri, süt yağı sütün yüzey aktivitesini belirler.
Kazein oranının yükselmesiyle yüzey gerilimi azalır. Kazein tatsız, kokusuz billurî
olmayan bir maddedir. Kazein azot yüzdesi 15,68 olarak kabul edilmekte ve protein
faktörü olarak 100 : 15,68 = 6,38 alınmaktadır. Kazein sütte, içinde yaklaşık %6
kalloidol kalsiyumfosfat yerleşmiş kalsiyum kazeinat halinde bulunur. Kazeinin saf bir
protein olmayıp α,β,γ kazein diye adlandırılan birbirine benzeyen en az üç protein
bileşeninden oluştuğu elektroforezle gösterilmiştir. Süt kazeini ile yumurta vitellini
arasında büyük bir benzerlik olup besinlerde bulunan iki iyi bilinen fosfoproteindirler.
Her ikisinin de hidrolizinden aynı amino asitler elde edilmektedirler.
Kazein asit yada rennin enzimi ile çöktürülebilir. Bu şekilde kesilen süt suyunda
ısı ile denatüre olabilen diğer proteinler kalır. Ayrıca süt NaCl ile doyurulursa da
kazein çöker ve süzüntüde albümin ve globülin bulunur. Rennin ile çöktürülmüş
kazeine parakazein denir. Renninle çöktürülmüş kazein, asitle çöktürülmüş kazeinden
sütte bulunduğu gibi karmaşık proteini daha çok simgeler. Asitle çöktürülen kazeine
serbest kazein olarak bakılabilir. Kazein asit karakterde olduğundan bazlarla gerçek
tuzlar yapar.
Kazein sütten asit ilavesi ile izoelektrik noktası pH 4,6 ‘Da çöker veya süt kendi
kendine ekşidiği zaman kazein yavaş yavaş çöker. Kazein sütten asitle izoelektrik
noktaya ulaşınca çökerken, rennin ilâvesiyle kazein izoelektrik noktaya varmadan nötral
(pH = 7) noktada parakazein (kalsiyum parakazeinat) durumunda çöker. Bu nedenle bu
şekilde çöktürülen kazeinin külü fazla çıkar. Halbuki asitle çöktürmede kalsiyum fosfat
ayrılır ki bu şekilde elde edilen kazeinde kalsiyum fosfat yalnız safsızlık olarak bulunur.
Peynir yapımı iki aşamada gerçekleştirilir. Önce kazeinin çökmesi ile süt
pıhtılaştırılır. Sonrada çökelek süzülüp olgunlaştırılır. Kazein bu nedenle peynirin temel
maddesini teşkil eder.
4
Kazein eldesi, kazein ticarette olabildiğince yağı alınmış zayıf sütten elde edilir.
sütün çiğ yada yalnız kısa süre pastörizasyona bağlı tutulmuş olması istenir. Zira yüksek
sıcaklık kazeinin kalitesini düşürür. Isının şeker protein karışımı üzerinde esmerleştirici
etkisi vardır. Kazeinin çökmesi ortam pH ‘sına bağlıdır. Asitide yükseldikçe kazeini
çöktürmek için gereken sıcaklıkta düşer. Isıtmakla asidite de kendiliğinden artar.
Kazein iki genel yöntemle elde edilir.
1. Asitle Çökeltme.
2. Renninle Pıhtılaştırma.
Laltik asit kazeinin eldesinde 28 – 32 0C ‘e ısıtılmış noktası
pH 4,6 ‘ya
varılıncaya kadar muamele edilir. serumun olabildiğince tam olarak ayrılması için
karışım yaklaşık 50 – 60 0C ‘ye ısıtılır. Sıvı kazandan aktarma ile ayrılır. Kazein en az
iki kez soğuk su ile yıkanır ve suyun fazlasını almak için pres edilir. peres edilmiş ürün
kazein değirmeninde parçalanır ve yaklaşık %8 neme kadar kurutulur.
Kazeinin klorür asidi ile eldesi de benzer biçimdedir. 34 0C ‘deki zayıf süte
seyreltik teknik olarak saf klorür asidi ılımlı karıştırarak pH 4,6 ‘ya kadar katılır,
süzülür ve presten geçirilerek önemli miktar suyu çıkarılır. Tepsiler üzerine serilir.
Tepsiler arabalar üzerinde olduğu halde buharla ısıtılan kurutucu tünellerden geçirilir.
Kurutulmuş kazein öğütülür, elenir ve paketlenir.
Rennin kazeini üretiminde yağ içeriği %0,05 ‘i geçmeyen taze zayıf süt
kullanılır. Katılacak rennin miktarı 300C ‘de süt 15 dakikada sertleşecek biçimde
alınmalıdır. Süzülerek serum ayrılır ve iyice yıkanarak hiç serum kalmaması sağlanır.
Çünkü kalan süt şekeri rennin kazeinin renklenmesine neden olabilir. Verim 100 l. zayıf
sütten 3 kg. asit kazeini veya 2,8 kg. rennin kazeindir.
Kazein birçok biyolojik, farmosötik ve sınai ürünlerin imalinde temel maddeyi
teşkil ederler. Kazein endüstride kağıtçılıkta, plastik ve boya sanayiinde, yapıştırıcı
maddelerde ve gıdalarda kullanılır. Saflaştırılmış kazein beyaz bir toz, saf suda ve soğu
nötral tuz çözeltilerinde çözünmez. Kireç suyu ve Na OH gibi seyreltik alkalilerde
çözünür, çözüngen kazeinin en çok kullanılanı sodyum kazeinattır. Amonyum, sodyum
ve kalsiyum kazeinatlar birçok patent ve hekimce besinlerin bileşeni olarak kullanılır.
Temel aminoasitler, özellikle Lisin içeriğinden dolayı ekmek ve tahıl ürünlerinin
zenginleştirilmesinde kullanılır. Sodyum kazeinat sosislerde bağlayıcı, dondurmalarda
zayiatı azaltmak ve iyileştirmek için kullanılır.
5
LAKTOALBÜMİN :
Sütteki oranı %0,31 ‘dir. Fosfor ihtiva etmez. Koyunlarda 1,7, keçide 0,6, inekte
ise 0,23 oranında bulunur. Albüminin önemli bir kısmı sütün
60
0
C üstünde
ısıtılmasıyla koagüle olur.
İnek sütünde laktalbumin kazeinin ancak 1/5 ‘ini teşkil ederken kadın sütünde
albumin kazeinden biraz daha çok bulunur. İnek sütüne nazaran kadın sütünde albumin
daha fazla, şeker biraz fazla, kül yarısından daha azdır.
LAKTOGLOBULİN :
Sütteki miktarı %0,11 kadardır. Globulin sıcağa karşı hassas olup 60 0C
üzerindeki ısı ile pıhtılaşır.
Süt ısıtılırsa 85 0C ‘de laktalbumin ve laktogbobülin çökerler. Halbuki kazeinin
çökmesi için 138 0C ‘ye kadar ısıtmak gerekir. Fakat süt ısıtılmakla kazein çökmeden
komplex halinde bağlı bulunan Ca+2 ve PO4-3 iyonları kazeinden ayrılırlar. Bu iyonlar
serumda trikalsiyum fosfat şeklinde çökerlerse de kazein içerisinde absorbe olmuş
olarak kalırlar.
Bir süt cinsi için miktar itibarıyla en çok değişen bileşen yağ, daha az değişen
proteinlerdir. En az değişen ise karbonhidrat ve küldür.
Sütün hafif sarımsı beyaz rengi ve saydam olmayışı yağın sütte emülsiyon
halinde (=yağın mikroskobik damlacıklar durumunda dağılmış sudaki emülsiyonu)
bulunuşundan proteinlerin kolloidal halde, laktoz ve tuzların çözünmüş olarak
bulunmasından ileri gelir.
Süt proteinleri arasında kazein önemli bir yer teşkil eder. Zira kazeinde peynir
yapımı için temel madde özelliği vardır. Ayrıca kazein birçok biyolojik, farmosötik ve
sınai ürünlerin imalinde temel maddeyi teşkil etmektedir.
6
SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ
ZİRAAT FAKÜLTESİ
GIDA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
SÜT TEKNOLOJİSİ DERSİ
SÜT PROTEİNLERİ
Danışman
Yrd. Doç. Dr. Zübeyde ÖNER
Hazırlayan
Mustafa ÇUBUKÇU
9811802033
ISPARTA – 2000
7