Кормовые добавки биотехнологического генеза

      

Рис.4. Схема  иммобилизации фермента химическим методом

 

Принципиально важно, чтобы в иммобилизации  фермента участвовали функциональные группы, не существенные для его  каталитической функции. Так, гликопротеины  обычно присоединяют к носителю через  углеводную, а не через белковую часть молекулы фермента.

 Число  методических приемов, разработанных  для осуществления ковалентной  иммобилизации ферментов, исключительно  велико. Все методы химической  иммобилизации классифицируют в  зависимости от природы реакционной  группы носителя, вступающей во  взаимодействие с молекулой фермента[3]. Ниже представлен ряд примеров, иллюстрирующих некоторые способы химической иммобилизации ферментов.

Иммобилизация ферментов на носителях, обладающих гидроксогруппами. Наиболее распространенным методом образования ковалентной связи между ферментом и полисахаридным носителем или синтетическим диольным соединением является бромциановый метод, который был предложен Р.Аксеном, Дж. Поратом и С.Эрнбаком в 1967 г. При обработке носителя бромцианом возникают реакционноспособные цианаты и имидокарбонаты, которые при взаимодействии с нуклеофильными аминогруппами фермента образуют производные изомочевины и уретанов:

 

 

       

Иммобилизация ферментов носителях, обладающих аминогруппами. Первичные аминогруппы носителя, связанные с ароматическим кольцом, предварительно превращают в соли диазония, которые затем подвергают разнообразным реакциям сочетания. В реакции сочетания вступают фенольные, имидазольные, аминные, гуанидиновые, тиольные группы белков. Так, в щелочной среде фенольные радикалы тирозина образуют прочные азосоединения, в составе которых белок связан с носителями:

 

Существенно, что п-аминофенильные функции могут быть легко введены в разнообразные носители.

Иммобилизация на носителях, обладающих активированными производными карбоксильной  группы. Наиболее часто для соединения аминогрупп белка с ацильными группировками носителя используют ангидриды, галогенангидриды, активированные эфиры и другие производные карбоновых кислот. Например,

 

Реакционная способность производных карбоновых кислот в реакциях ацилирования аминогрупп фермента уменьшается от галогенангидридов до эфиров.

Иммобилизация на носителях, обладающих сульфгидрилъными группами. Сульфгидрильные группы носителя и фермента легко окисляются с образованием дисульфидных связей под действием кислорода воздуха:

 

 

Иммобилизация путем химического присоединения  биокатализатора к носителю отличается высокой эффективностью и прочностью связи. Несмотря на это, методы ковалентной  иммобилизации ферментов все  еще малодоступны для промышленного  использования в связи со сложностью и дороговизной их применения. Однако они остаются незаменимыми инструментами  в практике проведения научных и  лабораторных исследований по созданию энзимов с контролируемыми свойствами.

Более простым, не требующим предварительной модификации носителя и быстрым методом иммобилизации в простых условиях является металлохелатный метод. Он заключается в иммобилизации ферментов на носителях из полимеров гидроксидов металлов (титана, циркония, олова, железа). Гидроксильные группы вытесняются из координационной сферы того или иного металла функциональными группами фермента, в результате между носителем и ферментом возникает координационная или ковалентная связь. Успех метода определяется рядом условий: в молекуле фермента должны присутствовать группы, играющие роль лигандов и способные стерически контактировать с атомами титана; данные группы должны быть удалены от активного центра. Метод применяют в различных вариантах, с использованием органических и неорганических носителей, включая ионообменные носители. Природа комплекса может существенно влиять на активность и операционную стабильность иммобилизованного фермента (слайд). Сравнительно новая разновидность металлохелатного метода является иммобилизация ферментов на основе гидроксидов переходных металлов, в основном титана и циркония. Молекулы фермента закрепляются на поверхности носителя путем образования хелатов. Для реализации данного метода, помимо фермента, необходимо наличие только одного реагента, собственно гидроксида металла.

Таким образом, методы иммобилизации достаточно разнообразны, причем имеется возможность использования их в сочетании. Например, адсорбцию на носителе с инкапсулированием, включение в гелевую структуру и адсорбцию и т.д. Рассмотренные методы применяются не только для иммобилизации ферментов, но также и для других биокатализаторов – целых клеток, клеточных органелл, антител, антигенов и др. Ни один из описанных методов не является универсальным, и для каждого типа катализаторов существуют свои предпочтительные методы.

 

 

 

 

 

 

Раздел 3. Как определить и от чего зависит плотность молока?

Молоко сельскохозяйственных животных - ценный пищевой продукт. Особенно широко используется в питании людей  молоко коров, более ограниченно - молоко коз, овец, кобылиц, верблюдиц, ослиц, буйволиц, самок зебу, яка, северного оленя.

Коровье молоко - это питательная жидкость, вырабатываемая молочными железами коровы. Естественное предназначение коровьего молока заключается в вскармливании теленка, который еще не может питаться другой пищей. Молоко образуется в молочных железах коровы (вымя), в которых имеются мелкие альвеолы, не видимые невооруженным глазом. Вещества, участвующие в образовании молока получаются из крови артериальных капилляров. У нормальной коровы молоко образуется каждый день, вымя способно вместить в себя около 20 литров молока. Коровье молоко является самым распространенным и самым продаваемым молоком животных. Ежегодное товарное производства коровьего молока в мире составляет около 700 млн. тонн. Молоко употребляют на протяжении уже тысяч лет, с тех пор как человек приручил корову.

Самое ценное в молоке – белки, ведь в них есть все необходимые аминокислоты. Молочный жир тоже ценен, и он считается самым полноценным из пищевых жиров. Благоприятно влияет на пищеварение молочный сахар, а микро- и макроэлементы, содержащиеся в молоке, необходимы для формирования костной ткани и обновления клеток крови[6]. Соли кальция, фосфора, ферменты и гормоны делают молоко ещё более ценным продуктом.

Именно поэтому молоко так популярно  в лечебном и детском питании, различных диетах, а также используется для нейтрализации «вредности»  на некоторых видах производств. Молоко помогает при малокровии, заболеваниях ЖКТ и почек, туберкулёзе, снижает риск сердечнососудистых заболеваний.

 

 

 

Таблица 1. Химический состав молока (в 100 г продукта)

Калорийность	64 ккал
Вода	87.3 г
Белки	3.2 г
Жиры	3.6 г
Углеводы	4.8 г
Моносахариды и дисахариды	4.8 г
Кислоты органические	0.14 г
Зола	0.7 г
Калий	146 мг
Кальций	120 мг
Магний	14 мг
Натрий	50 мг
Фосфор	90 мг
Железо	67 мкг
Йод	9 мкг
Кобальт	0.8 мкг
Марганец	6 мкг
Медь	12 мкг
Молибден	5 мкг
Фтор	20 мкг
Цинк	400 мкг
Витамин A	0.03 мг
b-Каротин	0.02 мг
Витамин E	0.09 мг
Витамин C	1.5 мг
Витамин B1	0.04 мг
Витамин B2	0.15 мг
Витамин B9	5 мкг
Витамин PP	0.1 мг

 

Молоко обладает также различными физическими свойствами. Наиболее важными  из них являются:

1. Плотность – масса молока при t=20 °C, заключенная в единице объёма. Плотность является одним из важнейших показателей натуральности молока. Измеряется в г/см³, кг/м³ и в градусах
2. Вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении одной части отностельно другой. Вязкость измеряют в Па·с, в среднем при t = 20 °C вязкость равна 0,0018 Па·с. Вязкость зависит от массовой доли сухих веществ, а наибольшее влияние оказывают белки, жиры, а также их агрегатные состояния.

Вязкость определяется на вискозиметрах  Оствальда, Гепплера и ротационном.

3. Поверхностное натяжение выражается силой, действующей на единицу длины границы раздела двух фаз воздух – молоко. Поверхностное натяжение измеряется в Н/м и составляет для воды 0,0727 Н/м, для молока 0,05 Н/м. Более низкое поверхностное натяжение молока объясняется наличием в нём поверхностно активных веществ (ПАВ) в виде белков плазмы молока, оболочек жировых шариков, фосфолипидов и жирных кислот.

В прямой зависимости от поверхностного натяжения находится пенообразование  молока.

4. Осмос – односторонняя диффузия растворителя в раствор. Сила, обуславливающая осмос, отнесенная к единице поверхности полупроницаемой мембраны – осмотическое давление. Осмотическое давление молока нормального состава – относительно постоянная величина  равная 0,66 МПа. Оно обусловлено содержанием в молоке минеральных солей и лактозы. Чем выше осмотическое давление, тем меньше вероятность развития микроорганизмов в молочных продуктах. Этот принцип используется в технологии консервов, а также в производстве, где используется сироп (сахар).
5. Электропроводность молока – величина, обратная электрическому сопротивлению. Она характеризуется способностью раствора проводить электричество, электропроводность измеряют Сименс/м. Молоко – плохой проводник электричества, но электропроводность может увеличиваться в маститном молоке за счёт изменения состава минеральных веществ. Электропроводность обусловлена наличием в молоке ионов водорода, калия, натрия, кальция, магния и хлора. Для молока электропроводность составляет 0,46 Сименс/м.

Рассмотрим более подробно плотность  молока. Плотность молока - один из показателей, характеризующий его натуральность.

Определение плотности молока производят с помощью специальных (рис.4) молочных ареометров (лактоденсиметров)

Методика определения.

Определение плотности проводить  ранее, чем через два часа после  дойки, нельзя. Молоко сразу после  дойки содержит большое количество пузырьков воздуха, поэтому плотность  его нельзя определить правильно. Кроме  того, плотность молока изменяется в зависимости от физического  состояния жира (в расплавленном  или твердом состоянии)[7].

Плотность молока определяется при  температуре 20±5°С. В арбитражных  случаях необходимо подготавливать пробы молока следующим образом: нагреть до 40°С, выдержать при  этой температуре 5 мин., после чего охладить до 20±2°С.

После тщательного перемешивания  молоко наливают в стеклянный цилиндр  по стенке во избежание пенообразования. Затем совершенно чистый ареометр медленно погружают в молоко, после чего его оставляют свободно плавать  на 1 мин. Лактоденсиметр не должен касаться стенок цилиндра.

Через минуту отсчитывают показания  ареометра с точностью до половины деления шкалы лактоденсиметра по верхнему краю мениска, при этом глаз должен быть на уровне мениска. Записывают температуру молока. Плотность молока определяют при температуре 20°С. Если температура молока отклоняется от 20°С, то к отсчету показания плотности вносят поправку.

Градусы лактоденсиметра - это условные величины, которые являются дробной частью плотности, увеличенной в 18 тысяч раз. Так, плотность молока 1,0295 г/см³, а в градусах лактоденсиметра выражаются цифрой 29,5. При пользовании таблицей данные отсчета переводят в градусы лактодансиметра, затем в левой колонке таблицы находят величину плотности в градусах, а в верхней колонке - температуру, при которой произведен отсчет. На пересечении получают плотность молока при 20°С.

 

         

Рис. 4. Лактоденсиметр и молочный жиромер

Плотность молока [8], как и другие его физико-химические свойства зависит от:

1. Породная принадлежность

Порода коров является доминирующим фактором с точки зрения их продуктивных качеств и состава молока.

Продуктивные качества (удой за лактацию), а также состав молока генетически  обусловлены для каждой породы животных. Однако, имеются колебания в составе  молока одной и той же породы, что объясняется наследственными  факторами, т.е. индивидуальными особенностями  организма и условиями содержания и кормления.

2. Стадия лактации

 Химический состав молока  коров значительно изменяется  в течение лактации. Лактацией  называют период образования  и выделения молока из молочной  железы. Молоко, полученное в различные стадии лактации, существенно отличается по своему химическому составу и свойствам.