БИОХИМИЯ МОЛОКА И МОЛОКООБРАЗОВАНИЯ
Молоко – ценнейший продукт питания человека и животных. Белки, углеводы и липиды молока практически полностью усваиваются организмом. Люди используют в основном молоко коров, реже – других животных.
Молоко является секретом молочной железы. Оно состоит из плазмы и жировых шариков. Плотность молока 1,027-1,033. Температура замерзания составляет 0,54 0C, реакция среды рН 6,5-7,0. Химический состав молока у разных животных представлен в таблице 16.1.(по А.И.Иващуре.)
Таблица 16.1.
Химический состав молока сельскохозяйственных
животных (%),
| Животные | Вода | Белки | Липиды | Углеводы | Соли |
| Корова | 88,0 | 3,2 | 3,5 | 4,9 | 0,8 |
| Коза | 86,9 | 3,8 | 4,1 | 4,4 | 0,8 |
| Овца | 83,6 | 5,1 | 6,2 | 4,2 | 0,9 |
| Як | 84,0 | 5,0. | 6,5 | 5,6 | 0,9 |
| Буйволица | 82,9 | 4,6 | 7,5 | 4,2 | 0,8 |
| Кобыла | 90,3 | 1,9 | 1,0 | 6,5 | 0,3 |
| Зебу | 86,3 | 3,0 | 4,8 | 5,3 | 0,7 |
| Олень | 67,7 | 10,9 | 17,1 | 2,8 | 1,5 |
| Свинья | 82,4 | 6,1 | 6,4 | 4,0 | 1.1 |
Содержание воды в молоке составляет около 90%, белка – 2,9-5,0%, жира – 3,5-7 %, молочного сахара – 2,5-6,5%, минеральных веществ – около 1,5%, всего в молоке содержатся около 200 различных компонентов, в т.ч. витамины, ферменты, гормоны и т.д. Состав молока зависит от вида животного, породы, возраста, периода лактации, условий кормления.
Молоко, секретируемое в первые дни лактации называется молозивом. Оно содержит много белка – до 18%, в том числе иммуноглобулины.
Белка в молоке коров может быть до 4,0%. Основная масса молочных белков это казеины, они составляют до 80% белков молока. Они относятся к фосфопротеидам. Известно содержание 4 типов казеинов α-, β, γ, к-казеинов в соотношении 50:30:5:15% от общего количества казеина. Разные типы казеина отличаются между собой по молекулярной массе, количеству фосфорной кислоты, а к-казеин содержит и углеводы (глюкозамин, сиаловую кислоту). Молекулы казеина имеют глобулярную форму и образуют мицеллы. Каждая мицелла содержит в себе все виды казеина и состоит из 7000-8000 полипептидов, соединенных между собой ионами кальция Ca2+. Фермент реннин (сычужный фермент) разрушает мицеллу и происходит створаживание молока. При этом казеин с ионами кальция образует нерастворимый осадок. Казеин содержит полный набор аминокислот – является полноценным белком. Содержание фосфора составляет 0,1-1,0%, кальция тоже много, поэтому является ценным продуктом для растущего организма. Синтез казеина происходит в молочной железе.
β-Лактоглобулины – белки с Мм 150000-106 Да составляют 0,2-0,32%. Содержат много сульфгидрильных групп. При нагревании молока часть SH-групп отщепляется в виде SH2, что дает кипяченому молоку специфический запах. Синтез этих белков происходит в молочной железе.
α-Лактоглобулины – белки с Мм 16500, ИЭТ = 5,1, составляют 0,18-0,22%, по составу похожи на сывороточный альбумин.
Глобулины составляют до 3,0% от общего белка молока, 0,1-0,15%, синтезируются в лимфоидных системах. Кроме указанных белков в молоке содержатся продукты распада белков – полипептиды, свободные аминокислоты.
Углеводы молока – лактоза – дисахарид, состоящий из галактозы и глюкозы, в молоке коров содержится около 5%. Синтез лактозы происходит в молочной железе из глюкозы под действием ферментов лактоза-синтетаз.
Жиры молока имеют сложный состав. В триглициридах обнаруживается 15 различных жирных кислот; из общего количества жирных кислот молока около половины приходится на ненасыщенные жирные кислоты пальмитиновую и олеиновую. Синтез молочного жира происходит в молочной железе из глюкозы. Кроме нейтральных жиров, в молоке имеются фосфолипиды, стериды, витамины, растворимые в жирах (А, D, E, F) и в воде (Вь B2, B3, B5, B6, B12, С и др.).
Минеральные вещества составляют 0,7-1%, они находятся в свободном или связанном состоянии.
В молоке содержатся практически все минеральные вещества, входящие в состав крови, в наибольшем количестве хлориды, фосфаты, цитраты, гидрокарбонаты, сульфат натрия.
Питательная ценность молока у различных животных зависит от концентрации белков, липидов, углеводов и минеральных веществ и направлена на удовлетворение потребности роста и развития потомства. В таблице 16.2. представлена зависимость между скоростью роста новорожденных и концентрацией питательных веществ (по Чечеткину А.В.).
Таблица 16.2.
Зависимость между ростом новорожденных и содержанием в молоке белков, минеральных веществ и жира
| Вид животных | Время удваивания массы новорожденного (дни) | Содержание в молоке, % | ||
| белков | минеральных веществ | жира | ||
| Лошади | 2.0 | 0.4 | 1.1 | |
| Коровы | 3.4 | 0.7 | 3.6 | |
| Козы | 3.7 | 0.9 | 4.0 | |
| Свиньи | 6.1 | 1.1 | 6.4 | |
| Овцы | 6.5 | 1.0 | 4.2 | |
| Собаки | 9.7 | 1.3 | 9.3 | |
| Кролики | 10.4 | 2.7 | 15.5 |
Из таблицы видно, что рост новорожденных находится в прямой зависимости от концентрации белка, липидов и минеральных веществ.
Изучение содержания жира и белкового состава молока – важный критерий в племенной работе в животноводстве в последние годы. Одним из методических приемов является электрофоретическое разделение казеинов в полиакриламидном геле, что позволяет в дальнейшем вести селекционную работу по полиморфизму молочных белков с учетом выявленных генотипов.
БИОХИМИЯ ПОЧЕК И МОЧИ
Гомеостаз – постоянство внутренней среды организма – рН, осмотическое давление, физиологическое соотношение растворенных веществ в крови, клетках, лимфе, межклеточной жидкости регулируется сложным механизмом, в том числе, почками, где образуется моча.
Моча – основной экскрет организма – с ней удаляется из организма избыток воды, соли, яды, конечные продукты обмена белков, нуклеиновых кислот, осмотически активные вещества. В процессе образования мочи – первичной и окончательной – происходит активный перенос веществ с затратой энергии с помощью Na+, К+-АТФ-азы – "натриевого насоса". В почках происходит интенсивный обмен веществ. Так, масса почек составляет 0,5% от общей массы организма и здесь поглощается до 10% потребляемого кислорода. Потребление энергии на единицу массы в почках больше, чем в любом другом органе. Почка относится к органам наиболее богатым ферментами.
Суточное количество мочи колеблется в больших пределах в зависимости от многих факторов. Так за сутки у лошади выделяется 3-11 л мочи, у крупного рогатого скота – 6-23 л, свиньи – 2-6, собаки – 1-1,5 л. Нормальная моча представляет собой прозрачную жидкость, у лошади – темно-мутноватая.
рН мочи у плотоядных – кислая за счет кислых продуктов, серной и фосфорной кислот, а у травоядных – щелочная. Мутность мочи обусловлена выпадением в осадок уратов щавелевокислого кальция, цистина, солей фосфора, кальция. Количество мочи зависит от физиологических условий. Усиленное потоотделение, поносы, рвота уменьшают количество мочи, а повышенное потребление сочных кормов, воды обуславливают увеличение выделения мочи. Окраска мочи зависит от потребляемых кормов, наличия особых пигментов (щелочи, гемоглобина, лекарственных веществ). Плотность мочи составляет 1,010-1,070 и зависит от количества и интенсивности окраски. Осмотическое давление зависит от концентрации присутствующих солей, мочевины, креатинина, гиппуровой кислоты, температура депрессии 1,5-2,0 оC. При кетозах, голодании, диабете моча кислая, что связано с распадом собственных белков тела. При воспалениях мочевых путей в результате бактериального разложения мочевины рН мочи щелочная.
Химический состав мочи. В моче обнаруживаются свыше 200 различных соединений органической и неорганической природы. Органические компоненты мочи включают азотсодержащие соединения и безазотистые вещества. Мочевина является конечным продуктом обмена простых белков. От общего количества азота мочи 85% приходится на долю мочевины.
Количество мочевины зависит от количества белка корма. За сутки с мочой выделяется: у лошади – 75-100 г, коровы – 60-100 г, собаки – 3-10 г мочевины. Повышенное содержание мочевины – гиперазотурия наблюдается при диабете и связано с усиленным распадом белков в тканях организма. Пониженное содержание мочевины в моче - гипоазотурия отмечается при белковом голодании и отравлениях.
Аминокислоты обнаруживаются в моче в небольших количествах. У крупных животных за сутки с мочой выделяется до 1 г аминокислот. Мочевая кислота может быть свободной или в виде К, Na-солей (ураты) до 0,05-0,2 мг%. Содержание мочевой кислоты возрастает при подагре, при систематическом высоком содержании нуклеопротеидов в кормах.
Аллантоин – один из конечных продуктов азотистого обмена млекопитающих, образуется в печени из мочевой кислоты. У крупного рогатого скота, лошадей и свиней конечным продуктом обмена пуринов до 90-95% является аллантоин.
Креатин, креатинин – основные компоненты мочи. Креатина в моче в норме мало, содержание креатинина в %: у лошади – 0,0035, у коровы – 0,009, у свиньи – 0,01, у козы – 0,005. Количество их возрастает при напряженной мышечной работе. Для характеристики напряженности мышечной работы определяют креатининовый коэффициент – количество креатина и креатинина в мг в суточной моче в расчете на 1 кг массы животного. В норме этот коэффициент составляет у лошади 7,0, собак – 8,4, птиц – 3,4. Увеличение содержания креатина в моче наблюдается при воспалениях мышечной ткани, повышении температуры тела, диабете.
Гиппуровая кислота – продукт нейтрализации бензойной кислоты с глицином – парное соединение образуется в основном в печени, частично в почках, выделяется с мочой у лошадей и коров 160 г, у овец – до 30 г. Содержание гиппуровой кислоты возрастает при воспалениях печени и отравлениях.
Содержание конечных продуктов обмена триптофана – индоксилсерной кислоты, скатоксилсерной кислоты, индикана, составляет у лошади и коров до 200 мг на 1 л. Количество их повышается при усилении гнилостных процессов в толстом отделе кишечника, при избыточном поступлении белков с кормом, при запорах.
Кроме того, в моче содержатся в небольших количествах пигменты – уробилиноген, уробилин, урохром, гормоны, ферменты и некоторые другие азотсодержащие вещества.
Безазотистые соединения мочи: щавелевая, уксусная, пропионовая, валериановая, глюкуроновая, янтарная кислоты и их производные, фенолы и их эфиры, оксикислоты и т.д. Содержание их повышается при гнилостном распаде белков в толстом отделе кишечника.
Минеральные вещества составляют 30-40% плотного осадка мочи, в их состав входят соли натрия, калия, кальция, магния и аммония в соединении с соляной, угольной, фосфорной и серной кислотами. Из минеральных веществ наибольшее количество занимает NaCl. В суточной моче у лошади обнаруживается до 30 г хлоридов. Сера выделяется в составе фенолсерной, крезолсерной, индоксилсерной и скатоксилсерной кислот и индикана. Кроме того, в моче обнаруживаются и другие элементы, включая микроэлементы.