Eesti Maaülikool I. Kübarsepp

1. Eesti Maaülikool I. Kübarsepp Kursus 2: Keskkonna ja loomade vastastikused mõjutusedTeema 1: Kunstliku keskkonna mõju koduloomadele: lahendust vajavad probleemid seoses kohalike toiduainete kvaliteediga Õppetund 4: Piim toiduainena

2. Piim toiduainena 1. Sissejuhatus 2. Piima koostis 3. Piima koostise varieeruvus 3.1. Piima vesi 3.2. Laktoos 3.3. Piima rasv 3.4. Piima valgud 3.5. Kaseiin 3.6. Vadakuvalgud 3.7. Mineraalained piimas 3.8. Piima teised komponendid 4. Piim toiduainena 4.1. Toiduainete väärtus 4.2. Toitained piimas 4.2.1. Piima valgud 4.2.2. Piima suhkur 4.2.3. Piima rasv 4.2.4. Mikro- ja makroelemendid 4.2.5. Vitamiinid 5. Soovitatav kirjandus Täiendav materjal: Piimakoostis.doc Piimaomastatavus.doc Piimalaapumine.doc WP2T1L4.pdf

3. 1. Sissejuhatus Piim on imetajate piimanäärmes moodustuv sekreet, mis sisaldab kõiki järglastele vajaminevaid toitaineid tasakaalustatud vahekorras. Aastatuhandeid on inimene õppinud kasutama loomade piima väärtusliku toiduallikana. Järgnev materjal kirjeldab lehmapiima koostist ja omastatavust.

4. 2. Piima koostis Piim on keerulise koostisega valge või kergelt kollakas bioloogiline vedelik, mis sisaldab praktiliselt kõiki elusrakkude ehitamiseks ja funktsioneerimiseks vajalikke keemilisi aineid: • süsivesikud (laktoos jt suhkrud), • valgud (kaseiin ja vadakuvalgud), • rasvad (glütseriidid, rasvhapped, steroolid), • mineraalid (orgaaniliste ja anorgaaniliste hapete soolad), • vitamiinid (rasvas ja vees lahustuvad). Piimas sisalduvate ainete loetelu kasvab koos analüüsimeetodite tehnilise täiustumisega. Praeguseks on identifitseeritud umbes 100000 komponenti. PIIMA KOOSTIS

5. Piima keemiline koostis ja füüsikalised omadused varieeruvad suuresti. Varieeruvuse põhjused võivad olla järgmised:1. Geneetilised erinevused tõugude ja indiviidide vahel.2. Füsioloogilised eripärad, mis on tingitud laktatsiooni järgust, looma east, innast ja tiinusest.3. Keskkonnast, eeskätt söötmis- ja pidamistingimustest, aga ka kliimasttingitud erinevused. 3. Piima koostise varieeruvus

6. 3.1. Piima vesi • Piima põhiliseks koostisosaks on vesi (87%), milles on dispergeerunud ülejäänud komponendid. • Vees on lahustunud piima koostisse kuuluvad suhkrud, mineraalsoolad, vitamiinid. • Vees on emulgeerunud piimarasv ja suspergeerunud valgud.

7. 3.2. Laktoos Laktoos e piimasuhkur (moodustab piima komponentidest ~5% ) on glükoosist ja galaktoosist koosnev disahhariid. Muid süsivesikuid on piimas väga väikestes kogustes.Laktoosi funktsioonid:1. Laktoosi sisaldusest sõltuvad eelkõige piima osmootne rõhk, külmumis- ja keemistäpp. 2. Laktoos on energia- ja süsinikuallikaks enamusele piimas kasvavatele mikroobidele. 3. Laktoosi kääritamine piimhappebakterite poolt on aluseks hapupiimatoodete valmistamise tehnoloogiatele. 4. Piima kuumutamisel laktoos reageerib valkude aminorühmadega. 5. Laktoos moodustab kaltsiumisooladega lahustuvaid komplekse ja soodustab nii kaltsiumi omastamist.

8. 3.3. Piima rasv • Sõltuvalt söötmisest ja tõust võib rasvasisaldus kõikuda 2 kun 8%. 2. Piima rasv on dispergeeritud plasmas rasvakuulikestena. Rasvakuulikesed on membraaniga ümbritsetud osakesed. Naturaalses töötlemata piimas takistab membraan lipolüüsi. Kui membraani struktuur on lõhutud, algab kiiresti rasva lagunemine vabadeks rasvhapeteks. 3. Rohkem kui 98% rasva kogukaalust moodustavad triglütseriidid. Muud komponendid on vabad rasvhapped, tserebrosiidid, fosfolipiidid, kolesterool. 4. Piimarasvas on esindatud umbes 400 erinevat rasvhapet, ainult 14-ne sisaldus küünib üle 1% kogumassist. Üksikute rasvhapete sisaldus piimarasvas sõltub söödaratsioonist, laktatsioonijärgust, aastaajast, loomatõus. 5. Piimarasv sisaldab rasvas lahustuvaid vitamiine A, D, E jt.

9. 3.4. Piima valgud • Lehmapiimas on valku 2.8 … 3.5%.Piimavalgud jagunevad järgmiselt: 1) kaseiin (sadenevad pH väärtusel 4,6), 2) vadakuvalgud. • Lehmapiimas leidub valgulist hormooni prolaktiini umbes 50 μg/kg. Piim sisaldab steroidhormoone kortisooli, kortikosterooli, progesterooli, estradiooli. 3. Piimas leidub ka mittevalgulisi lämmastikuühendeid karbamiidi, kreatiini, vabu amminohappeid, sellepärast ei saa valgusisaldust piimas määrata otseselt lämmastikusisalduse järgi.

10. 3.5. Kaseiinid • Kaseiinid on happelised proliinirikkad fosfoproteiinid, mille mitsellid koos kaltsiumiga moodustavad piimas kolloidsuspensiooni. • Kaseiinid koosnevad neljast geeni produktist: 1) αs1- kaseiin 2) αs2- kaseiin 3) β- kaseiin 4) κ-kaseiin • Tehnoloogias tekitatakse kaseiinidest kalgendid 1) hapete toimel (hapupiimatooted), 2) laapensüümide toimel (juustud).

11. 3.6. Vadakuvalgud • Vadakuvalgud koosnevad: 1) kahest piimanäärmes sünteesitud valgust -laktoglobuliin -laktalbumiin 2) verest pärinevastest valkudest seerumalbumiin immunoglobuliinid Oluline vadakuvalk on laktoferriin - glükoproteiin, mis seob rauda ja on bakterite arengut pärssiva toimega. Piimas on laktoferriini umbes 0,2 mg/l. • Proteoos-peptoonide nimetuse all kuulub vadakus sisalduvate valkude hulka ka -kaseiini laguprodukte. • Vadakuvalgud on termolabiilsed.

12. 3.7. Mineraalained piimas • Lehmapiima ühes liitris on 7…8 g mineraalaineid. • Piimas leidub nii orgaaniliste kui anorgaaniliste hapete soolasid. 1) Enamuse sooladest moodustavad kaalium-, kaltsium-, magneesium- ja naatriumfosfaadid, tsitraadid, kloriidid, vesinikkarbonaadid. 2) Mikrokogustes võib piimas leiduda üle 20 keemilise elemendi. • Mineraalsed komponendid esinevad piimas lahustunud sooladena või on seotud kaseiini mitsellidesse. 1) Ühevalentsed kationid on põhiosas lahuses, 66% kaltsiumist ja 57% fosforist on kolloidide koostises. 2) Tasakaalu kolloidsete ja lahustunud soolade vahel piimas mõjutavad mitmed tegurid nagu piima happesus, temperatuur, lahjendamine, külmutamine.

13. 3.8. Teised piima komponendid • Piim sisaldab kõiki tuntud vitamiine, mis on lahustunud kas rasvas või veefaasis. • Tavaliselt on piimas süsihappegaasi, lämmastikku ja hapnikku. Hapniku ja lämmastiku sisaldus tõuseb piima õhu käes hoidmisel. Hapnik mõjustab juuretisebakterite arengut. Jogurtitootmise süsteemides piim deaereeritakse. • Somaatilised rakud on erinevat tüüpi leukotsüüdid ning piimanäärme epiteelirakud. Nende arv tervete lehmade piimas ulatub mõnest tuhandest paarisaja tuhandeni ml-s. Põletikud tõstavad somaatiliste rakkude arvukust miljoniteni.

14. 4. Piim kui toiduaine4.1. Toitainete väärtus Toitainete väärtust hinnatakse järgmiselt: 1) saadava energiahulga järgi, 2) asendamatute aminohapete, rasvhapete, mineraalide ja vitamiinide sisalduse alusel, 3) toitainete omastatavuse põhjal. Piim on imetajate piimanäärmes moodustuv sekreet, mis sisaldab kõiki järglastele vajaminevaid toitaineid tasakaalustatud vahekorras. Piima ja piimatoodete omastatavus

15. 4.2. Toitained piimas 4.2.1. Piima valgud Piim ja hapupiim sisaldavad umbes 3,2% valku. • Piimavalguks on põhiliselt kaseiin (80%). Kaseiini primaarne funktsioon on kindlustada järeletulija kehavalkude ülesehitamiseks vajalike aminohapetega. • Kaseiin on tähtis kaltsiumi ja fosfori allikas. • Vadakuvalgud (β-laktoglobuliin, ά-laktalbumiin, immunoglobuliinid) täiendavad toidu seisukohalt kaseiini kvaliteeti.

16. 4.2. Toitained piimas 4.2.2. Piimasuhkur Piima süsivesikuks on laktoos e piimasuhkur, mida leidub ainult piimas. Laktoosi tähtsus: • Annab 30% piimaga saadavast energiast. • Soodustab kaltsiumi ja teiste mineraalainete imendumist soolestikus. • Soodustab soolestikule kasulike piimhappebakterite arengut. • Laktoosist tekkinud piimhape tõstab soolestiku happesust ja takistab patogeenide paljunemist.

17. 4.2. Toitained piimas 4.2.3. Piima rasv • Piimarasv on esmajoones energiaallikas. • Tänu lühikeste ja küllastamatute rasvhapete suurele sisaldusele on piimarasv kehatemperatuuril vedelas olekus ja seega hästi omastatav, kuna vedelad triglütseriidid hüdrolüüsitakse peensooles. • Lühikese ahelaga rasvhapped inhibeerivad patogeensete mikroobide arengut. • Asendamatutest rasvhapetest on piimarasvas arahhidoonhapet ja linoleenhapet, mida on vaja närvikoe ülesehitamiseks. • Piimarasv sisaldab rasvas lahustuvaid vitamiine. • 45% piima rasvhapetest madaldavad ning ainult 14% tõstavad kolesteroolisisaldust tarbija veres.

18. 4.2. Toitained piimas 4.2.4. Mikro- ja makroelemendid Piim ja piimatooted on väga head kaltsiumi, fosfori, naatriumi, kaaliumi, kloori, tsingi ja joodi allikad. • See on tingitud mitte ainult nende mineraalainete kõrgest sisaldusest vaid ka nende kergest omastatavusest. • Kaltsiumi omastamist piimast soodustavad piima komponendid nagu laktoos, vitamiin D, fosfor , vitamiinid A ja C. • Kui organismi kaltsiumi vajadus on suur, siis on kogu lehmapiimas sisalduv kaltsium omastatav. • Piim ja piimatooted rahuldavad tarbija igapäevasest kaltsiumi vajadusest 55…75%, fosfori vajadusest 30…45%.

19. 4.2. Toitained piimas4.2.5. Vitamiinid Piim sisaldab kõiki tuntud vitamiine ja on nende oluline allikas. Piim on eriti rikas vitamiinide B2 ja B12poolest, kuid rahuldab meie igapäevased vajadused ka vitamiinide A, K ja B7osas. • Piima pastöriseerimine võib põhjustada temperatuuritundlike vitamiinide (C, B1, B6, foolhape) kadu 5… 20% ulatuses. • Vitamiinide edasine kadu (oksüdeerumine) piimatoodetest sõltub säilitustingimustest. • Madala rasvasisaldusega piimatooted on rasvaslahustuvate vitamiinide poolest vaesed. Piimast rasva eemaldamisel eemaldatakse ka nimetatud vitamiinid.

20. Soovitatav kirjandus • Flynn, A., Cashman, K. Nutritional aspects of minerals in bovine and human milk. Ed. by In: Fox, P. F. (Ed.). Advanced Dairy Chemistry. Volume 3: Lactose, water, salts and vitamins, 2nd Edition. Chapman & Hall, London, 1997, 257–302. • Fox P.F., McSweeney P.L.H. Dairy Chemistry and Biochemistry. Chapman & Hall, 1998. • Laht, T.-M., Olkonen, A. Piima koostis, füüsikalis-keemilised omadused. Piimanduse Käsiraamat. Koost. A. Olkonen. EPMÜ LKI, Tartu, 2001, 75-130. • Roginski, H., Fuquay, J.F., Fox, P.F. Encyclopedia of Dairy Sciences. 2002, Vol. 3, Academic Press. • Schaafma, G. The significance of milk as a source of dietary calcium. IDF Bulletin 166, 1984, 19–32. • Schaafma, G. Vitamins. General introduction. In: Roginski, H., Fuquay, J. F., Fox, P. F. (Eds.). Encyclopaedia of Dairy Sciences, 4. Ed by Roginski, H., Fuquay, J.F., Fox. Academic Press, 2002, 2653–657. • Walstra, P., Jenness, R. Dairy Chemistry and Physics. John Wiley & Sons, 1984.