Charakterystyka mleka wybranych gatunków ssaków

1. Charakterystyka mleka wybranych gatunków ssaków Artur Grzywacz IV WNoŻiŻ specjalność: Dietetyka

2. Plan seminarium I. Wstęp II. Czym jest mleko ? III. Trendy w produkcji mleka wybranych przeżuwaczy a) spożycie mleka w Polsce IV. Czynniki wpływające na skład chemiczny mleka V. Ogólna charakterystyka białek mleka VI. Porównanie składu chemicznego mleka wybranych gatunków ssaków VII. Porównawcze aspekty mleka wybranych gatunków ssaków: a) właściwości fizykochemiczne b) aspekt medyczny c) wartość odżywcza i biologiczna VIII. Podsumowanie IX. Literatura

3. „ Z rzeczy, które posiadamy, mleko stanowi najbardziej doskonały i najpełniejszy produkt spożywczy i żaden inny pokarm nie może być użyty jako jego substytut” Hariette Chick

4. Czym jest mleko ? Mleko jest mieszaniną wieloskładnikową tworzącą wielodyspersyjny układ składający się z trzech głównych faz : • emulsyjnej (tłuszczowej) • koloidalnej (białkowej) • roztworu rzeczywistego (rozpuszczone w wodzie laktoza i sole mineralne) Mlekiem nazywa się płynną wydzielinę wyspecjalizowanego gruczołu ssaków, zawierającą 80-90% wody i 20-10% (u krów zwykle 12-13%) suchej masy, która składa się głównie z tłuszczu, białek, cukru mlekowego (laktozy) i soli mineralnych

5. Trendy w produkcji mleka przeżuwaczy

6. Spożycie mleka w Polsce - największe spożycie mleka – 1986 rok – 280 l/os./rok = 770 ml/ dzień - najmniejsze spożycie mleka – 1996 rok – 197 l/os./rok = 540 ml/ dzień Normy wyżywienia na poziomie B (dostatecznym, o umiarkowanym koszcie) zalecają spożywanie mleka i jego przetworów w następujących ilościach: - 600 -750 g/ dobę - w tym mleko 350-400 g, ser twarogowy 20-25 g oraz ser podpuszczkowy 10-20 g– dla kobiet - 500 - 800 g/ dobę - w tym mleko 300-400g, ser twarogowy 20-25 g oraz ser podpuszczkowy 10-25 g– dla mężczyzn - 1150 -1350 g/ dobę - w tym mleko 800-900 g, ser twarogowy 25-50 g oraz ser podpuszczkowy 20-25 g– dla kobiet ciężarnych i kobiet karmiących Duże badania populacyjne przeprowadzone w Wielkopolsce w latach 1996-98 oraz wyniki badań Pol-Monica Warszawa z roku 1993 wskazują, że spożycie produktów mlecznych przez osoby dorosłe mieściło się w zakresie 200-330 g/dzień. Co stanowi ilość 2-3 - krotnie mniejszą od zaleceń !!!!!

7. Czynniki warunkujące skład chemiczny mleka czynniki genetyczne: • rasa zwierząt • cechy osobnicze czynniki środowiskowe: • żywienie • warunki klimatyczne • pora roku czynniki fizjologiczne: • okres laktacji • wiek • odstępy czasowe między dojami • zmiany składu w trakcie doju • stan zdrowotny (mastitis) • stymulacja hormonalna

8. Ogólna charakterystyka białek mleka Białka mleka są heterogenną mieszaniną i można je podzielić na dwie zasadnicze grupy 1. kazeinowe: - alfa kazeina – 38% - beta kazeina – 28% - kappa kazeina– 10% 79 % - gamma kazeina– 2% 2. serwatkowe: - laktoglobulina – beta - laktoalbumina – alfa - immunoglobuliny -albumina serum krwi 20% - laktoferyna - transferyna - proteozo – peptony - laktoperoksydaza Pozostałą część tj. 1% stanowią białka otoczek tłuszczowych

9. 1. Białka kazeinowestanowią około 3/4 ogólnej ilości białek występujących w mleku, a ich cechą charakterystyczną jest nierozpuszczalność przy zakwaszeniu mleka do wartości pH 4,6. Kazeina jest fosfoproteiną, w stanie natywnym występuje w mleku w postaci miceli tworzących roztwór o charakterze koloidalnym. Micele mają kształt sferyczny, a ich średnica waha się od 50 do 250 nm. Szacuje się, że w l cm3 mleka znajduje się około 7 x 1013 miceli, a łącznie stanowią one 5-6% objętości mleka. Micele kazeiny są utworzone z podjednostek zawierających różne frakcje kazeinowe. W skład jednej miceli wchodzi 300-500 podjednostek, które są połączone za pomocą jonów wapniowych, fosforanowych i cytrynianowych, jak pokazano poniżej: białko- - Ca2+ - -białko białko- - Ca2+ - HPO42- - Ca2+ - -białko białko- - Ca2+ - H - cytrynian2- - Ca2+ - HPO42- - Ca2+ - -białko

10. Kazeina-betacharakteryzuje się najbardziej hydrofobowymi właściwościami spośród wszystkich frakcji kazeiny. Razem z frakcjami αs i φ stanowi wnętrze miceli kazeinowej. Zewnętrzną powłokę miceli tworzą cząsteczki kazeiny - κ, która jako jedyna z głównych frakcji kazeinowych zawiera związki o właściwościach silnie hydrofilnych, przez co jest zdolna do wiązania cząsteczek wody i tworzenia warstwy wodnej na powierzchni miceli. • Kazeiny, a właściwie kompleks fosfo-kazeinowo-wapniowy może ulegać rozczepieniu wskutek długotrwałego ogrzewania mleka (cząsteczka fosforanu wapnia odrywa się i wytrąca jako nierozpuszczalny fosforan wapnia). Denaturacja powoduje znaczne zmiany chemiczne w cząsteczce białka i pociąga za sobą częściową utratę rozpuszczalności i biologicznej aktywności kazeiny. Ogrzewanie mleka pod ciśnieniem w temperaturze 130°C przez dłuższy czas może spowodować przejście kazeiny w postać drobnych „kłaczków". Kazeina koaguluje w wysokiej temperaturze i po długim okresie ogrzewania, na przykład kazeina przetrzymuje ogrzewanie do 100°C przez 14 godzin, natomiast ulega koagulacji po 90 minutach ogrzewania w temperaturze 120°C. 2. Białka serwatkowe charakteryzują się zwartą, globularną strukturą trzeciorzędową, która powoduje, że są odporne na działanie enzymów proteolitycznych. • Laktoalbumina-alfa (La-α) charakteryzuje się prawie kulistą budową i bierze udział w wytwarzaniu cukru mlekowego - laktozy. Obecność La- α stwierdzono w mleku wszystkich przebadanych do tej pory ssaków. La- α zawiera w swej cząsteczce jon wapniowy.

11. Laktoglobulina-beta (Lg-β) występuje w mleku przeżuwaczy jako dimer (produkt połączenia się dwóch takich samych cząsteczek, czyli monomerów), natomiast jako monomer występuje w mleku innych gatunków ssaków. Jej właściwości jako pojedynczego, wyizolowanego białka są w dużym stopniu uzależnione od wartości pH. Istotnym czynnikiem pierwszorzędowej struktury Lg- β, decydującym o właściwościach funkcjonalnych tego białka, jest obecność zarówno mostków dwusiarczkowych, jak i wolnych grup tiolowych (-SH). Podczas obróbki cieplnej mleka ulega denaturacji, co powoduje odsłonięcie grup -SH o dużej reaktywności. Białko to transportuje retinol (witamina A). • Immunoglobuliny - to przeciwciała wytwarzane w reakcji obronnej organizmu na atak niepożądanych intruzów (wirusy, bakterie i antygeny pochodzenia zwierzęcego). Immunoglobuliny stanowią około 90% całości globulin mleka i odgrywają ważną rolę w biernym uodpornianiu cielęcia za pomocą mleka (siary). Są to białka łatwo ulegające denaturacji cieplnej • Albumina serum krwi (BSA) jest jednym ze składników surowicy krwi. Przedostaje się do mleka, w którym ma stosunkowo niewielkie znaczenie ze względu na małą zawartość cysteiny. • Laktoferyna - to białko należące do grupy substancji bakteriostatycznych. Ma zdolność silnego wiązania żelaza, dzięki czemu pierwiastek ten staje się niedostępny dla bakterii, co uniemożliwia ich wzrost i namnażanie się. • Transferyna, będąca glikoproteidem podobnym do laktoglobuliny ( ma także zdolność wiązania żelaza. Białko to jest odpowiedzialne za transport żelaza z osocza do tkanek, gdzie żelazo jest wykorzystywane m.in. do biosyntezy cytochromów, mioglobiny (mięśnie) i hemoglobiny (szpik kostny). • Proteozo-peptony - to występujące w niewielkiej ilości polipeptydy, które są produktami enzymatycznej degradacji kazeiny-(W mleku krowim mogą stanowić nawet do 20% wszystkich białek serwatkowych. • Laktoperoksydaza, zaliczana do enzymów bakteriostatycznych, hamuje rozwój paciorkowców w mleku przez kilka godzin po udoju, dzięki katalizowaniu rozkładu nadtlenku wodoru

12. Porównanie składu chemicznego mleka wybranych gatunków ssaków

13. Porównawcze aspekty mleka wybranych ssaków 15 Aspekt fizykochemiczny: - większa zawartość karotenoidów w mleku krowim, aniżeli w owczym czy kozim - nieznaczny odczyn kwasowy w przypadku mleka krowiego, natomiast zasadowy mleka koziego ( większa zawartość białka); podawanie przy nadkwasocie - mleko owcze zawiera więcej tłuszczu, beztłuszczowej masy, białka, kazeiny, białek serwatkowych oraz całkowitego popiołu w porównaniu z mlekiem kozim i krowim. Te różnice czynią, że czas koagulacji podpuszczki jest krótszy w przypadku mleka owczego i twaróg bardziej zbity w wyniku różnic w kazeinach. - zawartość suchej masy w mleku kozim wynosi 12-18 %, podczas gdy w o owczym wynosi 15- 20%. - białka stanowią 3-4,5% w mleku kozim i 5-6 % w owczym (wykres 1a). Jest wiele znaczących różnic w składzie aminokwasowym białka mleka koziego i owczego jak również w względnych proporcjach różnych białek mleka i ich genetycznego polimorfizmu (wykres 1b). Kazeina mleka owczego różni się znacznie od tej z mleka koziego. - κ – kazeina została wyizolowana i scharakteryzowana dla mleka koziego i owczego - obydwie były podobne do κ- kazeiny mleka krowiego. κ – kazeina w mleku owczym ma frakcję polisacharydową, która jest identyczna z tą w mleku kr. Kazeina w mleku kozim nie wykazuje właściwości elektroforetycznych z taką mobilnością jak mleka krowiego – αs1- kazeina. Jako frakcja α s2 w mleku kozim reprezentuje dużo mniejszą proporcje w stosunku do całkowitej kazeiny niż połowa α s-1 krowiej kazeiny, czyniąc β- kazeinę ilościowo głównym białkiem mleka koziego. Bardzo niska zawartość albo nieobecność kazeiny α s1 w mleku kozim czyni możliwym dostrzeganie zafałszowań mleka koziego mlekiem krowim. W raporcie zostało doniesione , że tak mały dodatek jak 1% mleka krowiego może zostać rozpoznane w mleku kozim podczas elektorforezy żelowej. - istnienie dwóch genetycznych wariantów w mleku owczym beta – laktoglobulina A i B. Analiza aminokwasów mleka owczego β – Lg A i β - Lg B wskazuje, że β – Lg A ma mniej histydyny i więcej tyrozyny niż β - Lg B (Bell al et., 1968; McKenzie, 1971). W dodatku badania przeprowadzone na β- Lg mleka koziego i owczego potwierdziły, że białka te są ogólnie utworzone z 2 identycznych łańcuchów polipeptydowych z ciężarem cząsteczkowym, 18 000 ± 500 daltonów ( al et Maubois., 1965;Philips i Jenness, 1965).

14. 12

16. Relative composition of essential amino acids in sheep, goat and cow milk in relation to the composition of human milk = 100%(Posati and Orr, 1976) 12

17. - dominującą frakcją węglowodanów mleka koziego owczego jest laktoza .Poziom laktozy w mleku kozim jest zwykle nieznacznie wyższy niż w mleku owczym. - całkowita zawartość popiołu w mleku kozim jest niższa niż w mleku owczym. mleko kozie zawiera w przybliżeniu 194 mg wapnia, 270 mg fosforu, 154 mg chlorków , 50 mg sodu i 204 mg potasu na 100 g w porównaniu ze 160 mg Ca i 145 mg P na 100 g dla mleka owczego. Całkowity poziom popiołu w mleku kozim jest nieznacznie wyższy niż, że w mleku krowim, zwykle sięga od 0.70 do 0.85 %; zawartość żelaza mleku kozim wynosi l .50 - 2.20 p. p.m. Mleko kozie i owcze dostarcza odpowiednie ilości witaminy A, tiaminy, ryboflawiny i kwasu pantotenowego. Kilka przypadków anemii przypisuje się diecie z mlekiem kozim – 8-krotnie mniejsza zawartość kwasu foliowego w porównaniu z mlekiem krowim (Jenness, 1980). Aspekt medyczny: - właściwości alergenne Kozie mleko jest zalecane dla dzieci które są wrażliwe na mleko krowie i jest alternatywą dla ludzi którzy są alergikami. Z badań wynika że w przybliżeniu 40% z wszystkich pacjentów, który są wrażliwi na białko mleka krowiego, toleruje białka mleka koziego. Kozie mleko jest bardzo przydatne dla ludzi cierpiących na problemy takie jak kwasowość, egzema, astma, migrena, zapalenie okrężnicy, wrzód żołądka, trawienne ,choroby wątroby i choroby pęcherzyka żółciowego i stres związany z takimi symptomami jak bezsenność, zaparcie i niestrawność (Babayan, 1981). - nietolerancja laktozy (pierwotna i wtórna) - galaktozemia (zespół chorobowy uwarunkowany genetycznie niedoborem urydyliotransferazy galaktozo – 1- fosoforanu) - anemia mleczna – spowodowana jest głównie zbyt małą ilością wit. C, kwasu foliowego, wit.B12 oraz żelaza w mleku

18. Wartość żywieniowa i biologiczna Białka mleka zawierają wszystkie aminokwasy egzogenne w proporcjach i ilościach zbliżonych do zapotrzebowania organizmu, dzięki czemu mleko jest niezwykle cenne z żywieniowego punktu widzenia. Jednakże zawartość aminokwasów niezbędnych jest różna w poszczególnych białkach. Najbogatsze w aminokwasy siarkowe są białka serwatki, podczas gdy we frakcjach kazeiny jest ich mniej niż we wzorcu FAO. Wartość odżywcza białek różnych przetworów mlecznych nie jest więc jednakowa. Dla mleka krowiego surowego aminokwasem ograniczającym jest izoleucyna. Natomiast dla mleka poddanego ogrzewaniu, a więc pasteryzowanego lub sterylizowanego - treonina. Dla produktów otrzymanych z mleka, charakteryzujących się dużą zawartością kazeiny, przedstawia się to jeszcze inaczej; aminokwasem limitującym wartość białka serów dojrzewających jest tryptofan, a w kazeinie spożywczej - izoleucyna. Kazeina ma wysoką wartość biologiczną dorównującą białku mięsa i znacznie przewyższającą wartość białek zbóż i roślin strączkowych. Kazeina wykazuje niedobór cystyny i cysteiny, natomiast może być cennym lizynowym uzupełnieniem produktów zbożowych. Białka serwatkowe mają więcej aminokwasów egzogennych (52,7 g/100 g białka) niż białka kazeinowe (45,8 g/100 g białka). Zawierają one szczególnie duże ilości lizyny, treoniny, izoleucyny, tryptofanu i waliny. Biologiczna wartość i współczynnik strawności kazeiny mleka koziego wynosi 89.29 i 92.42, kolejno ( al et Kumar., 1986). Mleko kozie jest łatwiej strawne z powodu jego naturalnej homogenizacji który jest wyższy od mechanicznej homogenizacji mleka krowiego.

19. Mleko jest: dobrym źródłem łatwo przyswajalnego Ca głównym produktem, który w znaczący sposób pokrywa zapotrzebowanie wit. B2, ponadto jest cennym źródłem wit. A, E i D oraz fosforu, potasu, magnezu, sodu zawiera dobrze przyswajalne o wysokiej wartości odżywczej białko Bez jego udziału trudno jest zaplanować prawidłowo zbilansowaną rację pokarmową !!!

20. Pokrycie zalecanego dziennego spożycia (RDA) dorosłego człowieka na składniki odżywcze przez wypicie (1/2 l lub 2 szklanek) mleka

21. Literatura Białka w żywności i żywieniu, red. J. Gawęcki, Wyd. AR, Poznań 2003 Pijanowski E., Gaweł J., Molska I., Zmarlicki., 1984: Zarys chemii i technologii mleczarstwa, t. I, PWRiL Warszawa Mleczarstwo. Zagadnienia wybrane, red. S. Ziajka, t. I, Wyd. ART, Olsztyn 1997 Wądołowska L. Mleko w żywieniu ludzi dorosłych w świetle współczesnych zaleceń żywieniowych., Przegląd Mleczarski 8 (2000) 244-246 Haenlein, G.F.W. 2004. Goat milk in human nutrition. Small Ruminant Research 51 (2004) 155– 163 Haenlein, G.F.W. 2000. The nutritional value of sheep milk. Department of Animal & Food Sciences., University of Delaware Haenlein, G.F.W. 2001. Past, Present, and Future Perspectives of Small Ruminant Dairy Research., J. Dairy Sci. 2001 84: 2097-2115. Posati, L.P., Orr, M.L. 1976. Composition of Foods, Dairy and Egg Products. USDA-ARS, Consumer & Food Economics Inst. Publ., Washington, D.C., Agr. Handbook, No. 8-1,p. 77-109 J.M.Jandal. 1996. Comparative aspects goat and sheep milk. Small Ruminant Research 22 (1996) 177-185 P. Morand-Fehr ,, J.P. Boutonnet , C. Devendra , J.P. Dubeuf ,G.F.W. Haenlein , P. Holst , L. Mowlemg, J. Capote. 2004. Strategy for goat farming in the 21st century. Small Ruminant Research 51 (2004) 175–183

22. Dziękuje za uwagę