4.Bölüm Süt Proteinleri. Doç. Dr. Ebru ŞENEL Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü

Transkript

1 4.Bölüm Süt Proteinleri Doç. Dr. Ebru ŞENEL Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü

2 Protein, bütün canlı organizmalar için yaşamsal öneme sahip bir makrobesin elementidir. Ribozomlardan sentezlenir. Proteinler amin ve karboksilli asit içeren aminoasitlerden oluşan büyük moleküllü maddelerdir. Aminoasitler birbirine peptid, disülfid, hidrojen köprüsü ve iyon bağları ile bağlanarak, polipeptidleri ve proteinleri oluşturur. Proteinlerin yapısında esas olarak; %50-55 karbon (C), %6-7 hidrojen (H), %20-23 oksijen (O), %12-19 azot (N) ve % kükürt (S) bulunur. Bunlardan başka P, Fe, Zn, Cu gibi elementlerde bulunabilmektedir.

3 Sütün azotlu maddeleri Proteinler (%95.2) Protein olmayan azotlu maddeler (%4.8) %80 kazein %12 albumin %2 globulin %2.4 proteoz-pepton Amonyak Üre Kretain Ürik asit Nitrat Serbest aminoasitler Kolin Fosfatidler

4 Süt proteinlerinin önemi Beslenme fizyolojisi açısından önemlidir. Çünkü, bünyesinde kolaylıkla sindirilebilen, biyolojik değeri yüksek ve kaliteli süt proteinleri yer alır. Süt proteinleri organizmanın gelişmesi, büyümesi ve kendi kendini yenilemesi için gerekli en önemli yapıtaşıdır. Yaşam için gerekli organik bileşiklerdir. Yapısında mutlaka dışarıdan alınması zorunlu elzem aminoasitleri içerir. Hidroksiprolin hariç yapısında 19 esansiyel aminoasit yer alır. Hem yapıtaşı aynı zamanda enerji kaynağıdır.

5 Teknolojik açıdan süt ürünlerinin ana bileşeni yada önemli bileşenlerinden biridir. Örneğin; yoğurt, koyulaştırılmış süt ve süttozunun en önemli bileşeni iken, peynirin ana maddesidir. İnek sütünün protein içeriği % arasında değişir ve süt kurumaddesinin ise %25 i proteindir.

6 Süt Proteinlerinin Sınıflandırılması Çok karmaşık yapıda, 30 dan fazla fraksiyondan oluşmuştur. Temel olarak 2 gruba ayrılır. 1. Kazein 2. Serum proteinleri

7 Kazein; sütün esas proteinidir. Asit yada maya (enzim) ile koagüle olan fraksiyonudur. Serum proteinleri (peynir altı suyu proteinleri); çözelti içinde pıhtılaştırılamayan kazein dışında kalan kısmına denir. Proteoz-pepton; sütün 90 C ye ısıtılması sonucu serum proteinleri ve asitliğin 4.6 ph ya düşürülmesi sonucu kazein çöker. Serum içerisinde kalan azotlu maddelerdir. Isıya karşı stabildir ancak %12 lik TCA (triklor asetik asit) da çöker.

8 Süt Proteini Kazein (%80) Sütün 4.6 ph da çöken proteini - s kazein - -kazein - -kazein - -kazein Serum proteini (%20) Çözeltide çözünen protein - -laktoalbumin - -laktoglobulin - İmmunoglobulinler Proteoz-pepton (%3) Çöken kazein ve denature serum proteinleri dışında serumda kalan azotlu madde

9 Süt proteinlerinin kimyasal bileşimi ve fraksiyonlar arasındaki farklar 1. En önemli fark fosfor miktarındaki farklılıktır. Kazein bir fosfoproteindir. Serum proteinlerinde fosfor ya hiç ya da çok az miktarda bulunmaktadır. 2. İkinci önemli fark kükürt miktarlarıdır. Serum proteinleri (1.73), kazeine (0.758) oranla daha fazla kükürt içerir. Kükürt, sülfidril (-SH) gruplarının meydana gelmesinde kullanıldığı için teknolojik yönden bu durum önemlidir. β- laktoglobulin -SH grupları içerir ve antioksidan görevi vardır. Kükürt içeren proteinler, metiyonin, sistin ve sistein gibi kükürt içeren aminoasitler bakımından zengindir.

10 3. Serum proteinleri kazeine oranla daha fazla esansiyel aminoasit içerirler. Bu nedenle serum proteinleri beslenme fizyolojisi açısından oldukça önemlidir. 4. Kazein diğer proteinlere oranla daha fazla miktarda glutamik asit ve aspartik asit içerdiğinden daha asidiktir. 5. Kazein yüksek miktarda prolin içermekte olup bu durum az oranda α-heliks yapının oluşmasına neden olur ki bunun sonucunda polipeptitler güçlü şekilde katlanırlar. 6. α laktalbumin çok fazla miktarda triptofan içerir.

11 Süt proteinlerinin fiziksel özellikleri 1. Elektrik yükü ve Hidratasyon Protein partiküllerinin yüzeyine dağılmış polar ve iyonize gruplar protein molekülünün elektrik yükünü ve elektriksel özelliklerini belirler. Bu gruplar sulu ortamlarda dissosiye olurlar ve iyon meydana gelir. Karboksil ve fosfat grupları ortama proton (H + ) vererek anyonik özelik kazanır. Amino grupları proton alarak katyonlar oluşturur (NH3 + ).

12 Sütteki doğal protein molekülleri belirli bir elektrik yüküne sahiptir. Elektrik yükünün miktarı ve proteinlerin yüzeyindeki grupların birbirlerine oranları, önemli özelliklerin oluşmasına ve etkilenmesine neden olur. Bunlar; Protein hidratasyonunu sağlar ve kolloidal çözelti oluşur. Elektriksel alanda proteinler hareket etmesini sağlar. Doğal proteinlerin asidik ve bazik karakterde olmasını belirler. Proteinlerin tuz yapmaları mümkün olmaktadır.

13 Proteinlerin hidratasyon özelliği; Proteinler çok güçlü şekilde hidratasyona uğrarlar. Su molekülleri dipol karakterleri nedeniyle iyonize gruplar üzerinde birikirler ve protein etrafında bir hidrat kılıfı oluştururlar. Hidrat kılıfının, kolloidi koruyucu görevi vardır. Böylece büyük protein parçacıklarının biraraya toplanmasına engel olur. Hidratasyonun oluşumunda rol oynayan faktörler; Proteindeki polar gruplar arasındaki elektrostatik değişim Su moleküllerinin dipol güçleridir.

14 Proteinler güçlü su bağlama özelliğine sahiptir. Ancak serbest polar grupların su bağlama gücü bu kadar fazla değildir. Bu nedenle peptid bağlarınında hidratasyon özelliğine sahip olduğu kabul edilmektedir. Proteinler ne kadar fazla elektrik yüküne sahipse o kadar fazla su bağlarlar. Elektrik yükünün miktarı; aynı zamanda proteinlerin elektriksel alandaki hareket etme hızını da etkiler. Bu özelliğinden yararlanarak protein fraksiyonlarının elektroforez yöntemi ile ayrılmaları ve belirlenmeleri sağlanır.

15 2. İzolektrik noktası ve çözünürlük Proteinlerin elektrik yükleri, protein parçacıklarının bulunduğu sulu ortamdaki ph değerine bağlı olarak değişir. Süt proteinleri hem anyon hem katyon içerdikleri için amfoter karakter gösterir. Asit çözeltilerde pozitif, alkali çözeltilerde negatif yüke sahip olurlar. Çok düşük ph değerlerinde karboksil grupları dissosiye olmazken, yüksek ph değerlerinde tamamen dissosiye olurlar.

16 Belirli bir ph değerinde pozitif yük ile negatif yük eşit olması gerekir. Bu ph değerinde protein parçacıkları elektriksel alanda göç etmezler yani hareket etmezler. Anyon ve katyonların eşit olduğu bu duruma zwetterion yada ikiz iyonlar hali denir ve izoelektrik nokta olarak tanımlanır. Kazeinler izoelektrik noktada çözünmezler. İzoelektrik noktanın altında veya üstünde çözünürler.

17 Proteinlerin çözünürlüğü; ph değerinin yanısıra, sistemdeki tuzların konsantrasyonu da proteinlerin çözünürlük durumunu güçlü şekilde etkiler. Çözünürlük, protein yapısındaki hidrofilik (polar) ve hidrofobik (apolar) gruplara bağlı olarak değişir. Çözünürlük özelliklerini etkileyen başlıca interaksiyonlar hidrofobik ve iyonik yapılardır. *Hidrofobik interaksiyon; protein-protein etkileşimini oluşturur ve sonuçta çözünürlük azalır. *İyonik reaksiyon; protein-çözücü etkileşimini sağlayarak çözünürlüğün artmasına yol açar.

18 Amonyum sülfat gibi nötral tuzlar protein çözünürlüğü üzerinde iki farklı etkiye sahiptir. 1. Düşük elektrolit konsantrasyonu; protein-protein etkileşimini engelleyerek proteinlerin çözünürlüğünü artırır. Proteinler iyonları adsorbe ederek elektrik yüklerini artırır ve hidrat zarlarını güçlendirir. İyonik kuvvette azalma su ilavesi gerçekleştiği için konsantrasyonunda azalma çözünürlükte ise artma meydana gelir. İyonik kuvvetin azalmasıyla çöktürme «salting-in» reaksiyonlarıdır. Düşük iyonik kuvvete çöktürme olması için izoelektrik noktasında veya yakın bir değerde olması gerekir.

19 2. Yüksek tuz konsantrasyonu; Tuzdaki iyonların hidratasyon eğilimi nedeniyle protein çözünürlüğü artmaktadır. Hidrofobik gruplar proteinin iç kısmında yer alır. Ancak yüzeyde de bölge bölge bulunur. Ortamdaki su molekülleri bu gruplar ile etkileşerek onları içe doğru iterler. Ortama tuz ilave edildiğinde iyonlarına ayrılır. Artan tuz konsantrasyonu ile su molekülleri protein yüzeyinden ayrılır böylece yüzeyde serbest kalan hidrofobik bölgeler birbirleriyle etkileşerek biraraya toplanırlar ve topakçıklar halinde çökerler. Bu çöktürme reaksiyonuna «salting-out» denir. Reaksiyon değişim reaksiyonu olup geri dönüşümlüdür.

20 Proteinlerin çözünürlüğü üzerine etkili faktörler; Çözücünün ph sı İyonik kuvvet Sıcaklık Organik çözücü varlığı Organik bir çözücü olan alkol ve aseton proteinlerin çözünürlüğünü olumsuz yönde etkiler. Etkileri tuzlardan farklıdır. Sulu çözeltinin elektrik yükünü azaltarak, hidratasyonun azalmasına neden olur. Proteinlerin sekonder ve tersiyer yapısında geriye dönüşümü olmayan değişikliklere neden olarak çökmesine neden olur.

21 Alkol ile etkileşim, proteinin stabilitesi ile ilişkilidir. Stabilite ne kadar zayıf ise etkileşim fazla olur. Bundan tepkimeden yararlanarak süt proteinlerinin ısıl işleme dayanıp dayanamayacağı «alkol testi» ile belirlenir.

22 3. Proteinlerin optik özellikleri Protein çözeltilerinin optik özellikleri üç grupta toplanır. a. 280 nm dalga boyunda UV ışınların absorbsiyonu b. Refraksiyon c. Polarizasyon a. UV ışınların Absorpsiyonu Aromatik aminoasitlerden trozin, triptofan, fenilalanin, 280 nm dalga boyunda şiddetli ışıkları absorbe ederler. Bu aminoasitleri içeren proteinlerde konsantrasyona bağımlı absorbsiyon değişiklik gösterir. Absorbsiyon değerleri % olarak «ekstiksiyon katsayısı» olarak verilir. Bu yöntemle düşük protein konsantrasyonları belirlenir.

23 b. Refraksiyon Proteinlerin sulu kolloidal çözeltileri, ışığı suya göre farklı ama belirli şeklide kırarlar. Işığı kırma indeksi konsantrasyonla artış gösterir. %1 lik protein çözeltisi ile saf çözücü maddeye ait kırılma indeksleri arasındaki fark «spesifik kırılma artışı» (K) olarak ifade edilir. Bu yöntem daha çok kazein miktarının hızlı bir şeklide belirlenmesinde kullanılır.

24 c. Polarizasyon Aminoasitlerin bünyesinde yer alan asimetrik karbon atomları proteinlerin optikçe aktif olmalarını sağlar ve polarize ışığı sağa veya sola çeviriler. Her proteinin spesifik çevirme açıları arasındaki fark onları karakterize eder. Protein denature olduğunda yapısında farklılık oluştuğunda optik çevirmede artış olur. Proteinlerin spesifik çevirmeleri negatif 25 C de spesifik çevirme açısı, [α] D ile 60 dir.

25 KAZEİN Doğada sadece sütte bulunur ve süt proteinlerinin %80 ni oluşturur. Sütte misel adı verilen parçacıklar halinde bulunur. Her bir kazein miseli; αs-kazein, β-kazein, κ-kazein, γ-kazein den oluşmuştur Misellerin %93 ü kazein, geri kalanı inorganik maddeler ( kalsiyum, magnezyum, fosfat, sitrat, potasyum) bulunur. Kazeinin bu maddelerle oluşturduğu komplekse; kalsiyum-kazeinat fosfat veya kalsiyum fosfo-kazeinat adı verilir. Kazein bir fosfoproteindir.

26 Kazein çok sayıda fraksiyonun biraraya gelmesi sonucu oluştuğu için asit ile pıhtılaşmada izolektrik noktası arasında değişir. Kazeinin izoelektrik noktası 4.6 ph dır. Kazein bünyesinde hem asit (COOH) hem bazik (NH2) grupları bulundurduğundan amfoter özelliktedir.

27 Kazein miselleri nm çapında alt/sub misellerden oluşur. Alt miseller kazein misellerinin yapıtaşlarıdır. Birbirlerine yakın alt miseller arasındaki iyonik bağlar kalsiyum köprüleri ile oluşturulur. Alt misellerin çekirdek kısmında αs 1 -kazein ve β- kazein, yüzey kısmında çoğunlukla k-kazein bulunur. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü

28 β-kazein; bünyesinde fazla miktarda hidrofob aminoasitler nedeniyle birleşme yeteneği gösterdiğinden miselin iç kısmında yer alır. κ-kazein; yapısındaki karbonhidratlar ve karboksil grubu gibi fazla miktarda hidrofil grupları yer aldığından miselin sulu kısmında yani dış katmanında fazla miktarda yer alır. Kollodal kalsiyum fosfat bileşimindeki bağlı kalsiyumun miktarı mevcut ester fosfat gruplarının sayısı kadardır. Buna göre Ca/P oranı 1.5 dur.

29 Kazeinin Özellikleri 1. Isı ve mekanik işlemlere karşı stabildir. Stabil olmasında yapısının esnek olması büyük rol oynar. Bu nedenle rahatlıkla sterilize edilebilir. Kazeinin ısı işleme karşı stabilitesi yapısında; - α- heliks bağların az olması - Sistein bulunmaması - Sistin az olmasına bağlıdır. 2. Kazeinin izoelektrik noktası ph dır. Bu ph değerinde çözünmez, altında ve üstünde çözünür durumdadır.

30 3. Uzun süre soğukta bekletme etkilemektedir. Sütün 4 C de 72 saat bekletilmesi teknolojik açıdan sorun yaratacak değişikliklere neden olur. -Sütün ph değeri ortalama 0.2 birim artar. -Kalsiyum tuzlarının miktarında artış olur. -Misellerden kalsiyum ve sitratın bir miktarı uzaklaşır. -Fosfat daha fazla miseller üzerinde toplanır. - β- kazein düşük sıcaklıkta daha iyi çözündüğü için misellerden su fazına geçer. (ısıtıldığında tekrar misellere geri döner) - soğukta bekletilen sütün peynir mayası ile pıhtılaşma süresi yaklaşık % oranında artar.

31 4. İnorganik asit ve alkaliler ile çökerler. Kazein bünyesindeki karboksil ve amino grupları sayesinde amfoter özellik gösterir. Bunun sonucu ph değerine bağlı olarak bu fonksiyonel gruplar kazeine tuz yapma özelliği kazandırır. Özellikle sodyum kazeinat ve kalsiyum kazeinat önemli tuz bileşikleridir. Eritme peyniri yapımında kalsiyum kazeinatın bir bölümü sodyum kazeinata dönüşür. 5. Alkolün kazein üzerinde dehidre edici etkisi vardır. Kazein belirli miktarda suyunu kaybedince pıhtılaşır.

32 6. Ağır metalleri bağlar. Kazein civa, kurşun, gümüş, bakır, çinko, alüminyum ve demir gibi ağır metallerin suda çözününen tuzlarını bağlayarak çöker. Metal zehirlenmelerine karşı bu nedenle süt, yoğurt panzehirdir. Kazein bazı teknolojik işlemlerin etkisiyle koagüle olur ve pıhtılaşır. - Asit etkisiyle kazeinin topaklaşması (flokülasyon) - Proteolitik enzimlerin etkisiyle pıhtılaşma (koagülasyon) - Hidrokolloidlerin etkisiyle koagülasyonu

33 KAZEİN ALT/SUB MİSELLERİ Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü

34 Misel oluşumunda; önce α s, β ve κ- kazein hidrofob etkileşim sonucu biraraya toplanırlar ve kalsiyum iyonlarının etkisiyle bir kazein alt miseli (sub-misel) oluştururlar. Sonra kolloidal kalsiyum fosfat demetiyle submiseller toplanarak kazein misellerini meydana getirirler. Submiseller kolloidal kalsiyum-fosfat bağları ile hidrofobik ve hidrojen bağlarının ortak etkisi sonucunda birarada tutulmaktadır. Bir kazein miseli, yaklaşık 4000 polipeptid zincirinden oluşur.

35 Alt misellerden oluşmuş kazein miseli Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü

36 Kazein misellerinin stabilitesi Sütün kolloidal stabilitesi en önemli fizikokimyasal özelliklerinden birisidir. Miseller; - Proteinazlar (rennet gibi) ph ya asidifikasyon, - %35 konsantrasyonda etanol ilavesi, - 4 M dan daha yüksek üre ilavesi, - SDS (sodyum dodesilsülfat) gibi anyonik deterjan varlığı - Yüksek basınç uygulamaları sonucunda destabilize olmaktadır.

37 *İyi kaliteli sütte kazein miselleri aşağıdaki uygulamalara normal şartlarda dayanıklıdır. 1. Evaporasyon ve ultrafilitrasyonla konsantre etme; Konsantrasyon derecesi artıkça kazein misellerinin birbirine yaklaşmasından dolayı stabilize azalmaktadır. 2. Dehidrasyon; ısıl işlem sonucu özellikleri korunması koşulu ile süttozundaki miseller kolaylıkla rekonstitüe edilebilmekte ve fonksiyonel özellikleri korunmaktadır. 3. Dondurma işlemi; Sınırlı etkisi vardır. Ancak yavaş dondurma işlemi ve -10 C ile 20 C de depolama ile Ca +2 konsantrasyonunun artışı ve ph azalmasından dolayı destabilizasyona neden olabilir.

38 4. Homojenizasyon; Sütün 20 MPa a kadar homojenizasyonu kazein miselleri üzerinde ya hiç etki yapmamakta ya da çok sınırlı bir etkiye sahiptir. 200 MPa dan daha yüksek basınçta homojenizasyon işlemleri yada yüksek basınç uygulamaları miselde ayrılmalara neden olabilmektedir. 5. Isıl işlem; 72 C de 15 sn. uyugulanan HTST pastörizasyon kazein misellerini çok sınırlı etkilemektedir. Yüksek sıcaklıkta ısıl işlem serum proteinlerinin denaturasyonuna neden olmakta ve denature serum proteinlerinin kazein miselleri ile interaksiyonuna yol açmaktadır.

39 Bu değişim misel ısı stabilitesi ve rennet koagülasyon özellikleri gibi birçok özelliği etkilemektedir. Özellikle konsantre sütlerde yüksek ısıl işlem; Maillard tipi esmerleşmeye, ph da azalmaya, κ- kazeinin miselden arılmasına sonuçta koagülasyona neden olabilmektedir.

40 KAZEİNİN ASİTLE PIHTILAŞMASI Kazein miselleri ısıya dayanıklıdır. ph değişimlerinden kolayca etkilenir. Sütte asitlik gelişince kalsiyum ve fosfor çözünerek misellerden ayrılır. Kompleks koloidal durumunu koruyamaz ve çözelti jel haline geçer. Bu duruma asit etkisiyle sütün pıhtılaşması denir. Yoğurt ve fermente süt ürünlerinin üretiminde bu olaydan faydalanılır. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü

41 Sütün asitliği aşağıdaki yöntemlerden biri ile yükseltilebilir. - Starter kültür ilavesi ile, - Süte direkt laktik asit gibi organik asit ilavesi ile, - Lakton ilave ederek

42 Sütte asitliğin artması; kazeinin asidik karakterdeki fonksiyonel gruplarının (aspartik asit, glutamik asit ve fosfoserin rezidüleri) iyonizasyon yeteneğini zayıflatmaktadır. Bu durum kazein misellerinin yüzey potansiyellerinin azalmasına ve kazeinlerin kalsiyum bağlama yeteneğinin azalmasına neden olmaktadır. Kalsiyumun çözünmesine neden olur. Kalsiyum ve inorganik fosfatın misellerden ayrılarak çözünür faza geçmesi misellerin demineralizasyonuna neden olur. Ayrıca altmisellerin agregasyonu azalır.

43 Ortamın ph sı olduğunda; Kolloidal kalsiyum fosfatın yaklaşık %50 si misellerden ayrılır. Bu aşamadan sonra misel yapısındaki parçalanmalar nedeniyle sütün reolojik özelliklerinde değişimler meydana gelir. Asitliğin artması sırasında misellerde ve kazeinin primer yapılarında önemli değişmeler olur. Ayrılma ph da; en üst düzeydedir ph civarında; demineralizasyon hemen hemen tamamlanır. ph 4.6 izoelektrik noktaya ulaştığında; yükün nötürlenmesi ve hidratasyonun (su içeriğinin) önemli ölçüde azalması, kazeinin kolloidal durumunu kaybederek çökmesine neden olur.

44 Oluşan pıhtı bir asit pıhtısı olup, modifiye ve demineralize olmuş alt miseller ve bunların arasına hapsedilmiş su fazından oluşur. Asit pıhtısının reolojik özelleri; - Sütün niteliklerine (protein konsantrasyonu vb.) - Asidifikasyon koşullarına (sıcaklık, asitlendirme oranı, fermentasyon sonu ph ya ) bağlıdır. Ca-kazeinat-fosfat + laktik asit Asit kazein jeli + Ca-laktat + Ca-fosfat kompleksi (çözünmez) (çözünür)

45 KAZEİNİN ENZİMLE PIHTILAŞMASI Bitkisel, hayvansal ve mikrobiyolojik kaynaklardan sağlanan enzimler (asit proteazlar) kazeinin kolloidal yapısını bozarak pıhtılaşmasına neden olur. Özellikle rennin (kimozin) enzimi (hayvansal proteaz) peynir teknolojisinde kullanılır. Rennin ile pıhtılaşma 3 aşamada olur; enzimatik proteoliz, kümeleşme (agregasyon) jelleşme Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü

46 Enzimatik aşamada; -kazein, peynir mayasındaki asit proteazlar (rennin) tarafından gerçekleştirilen sınırlı bir proteoliz ile Phe-Met (fenilalanin-metiyonin) ( ) bağından parçalanarak para- -kazein ve kazeinomakropeptit (glikomakropeptit) olmak üzere iki kısma ayrılır. -Kazein Para- -kazein + Glikomakropeptit rennet (kolloidal) (çözünür)

47 Agregasyon (kümeleşme) aşamasında; Misellerdeki -kazeinin en az %85 i enzim etkisiyle parçalandıktan sonra, stabiliteleri bozulan kazein miselleri, iyon halinde kalsiyum (Ca +2 ) varlığında, birbirleriyle birleşerek gözle görülebilir pıhtılar oluştururlar. Bu bir agregasyon (kümeleşme) olayıdır. Süte uygulanan ısıl işlem, serum proteinlerinin denatürasyonuna, sütün kolloidal ve iyon halindeki kalsiyum miktarında değişmelere neden olduğu için, misellerin agregasyonunda etkili olmaktadır. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü

48 Jelleşme aşaması; Kümeleşen kazein miselleri birleşmeye devem ederek daha büyük partikülleri, bunlar da bir protein ağını, yani protein jelini oluşturur. Bu aşama jelleşme aşaması olarak değerlendirilir. Para- -kazein Ca +2 Dikalsiyum-para kazein (pıhtı, jel) Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü

49 Enzimatik aşamayı etkileyen faktörler 1. ph değeri: ph değerinin düşmesi pıhtılaşmayı hızlandıran ve telemenin sertleşmesini etkileyen bir faktördür. ph enzim aktivitesini etkilediği gibi, asitlik geliştikçe kolloidal kazein kompleksinden kalsiyum çözünmekte ve negatif yükün azalması da misel stabilitesini olumsuz etkilemektedir. 2. Sıcaklık: rennin enzimi maksimum aktiviteyi C de gösterir. 10 C nin altında 65 C üzerinde pıhtılaşma olmaz. 40 C ye kadar her 10 derecelik sıcaklık artışı enzimatik parçalanmayı artırmaktadır.

50 3. Süte uygulanan ısıl işlem: uygulanan ısıl işlem derecesine ve süresine bağlı olarak sütün özelliklerinde bazı değişimler meydana gelir. - Sütün peynir mayası ile pıhtılaşmasını etkiler. Süt 65 C veya biraz üzerinde ısıl işlem görürse; pıhtılaşma hızında bir yavaşlama ve pıhtı sertliğinde bir yumuşama olur. Uygulanan sıcaklık 70 C ve üzerinde durum daha ciddileşir. Çünkü serum proteinlerinin denaturasyonu artar. - Isıl işlem ile kazein üzerinden bir miktar kalsiyum ve fosfatın ayrılması pıhtılaşma yeteneğinin azalmasına neden olur. Dolayısıyla ısıl işlemden sonra kalsiyum klorür ilavesi pıhtılaşma yeteneğini artırır.

51 Ayrıca 70 C üzerinde ısıl işlem gören sütlerde β- laktoglobulin denature olur ve κ-kazein ile interaksiyona girer. Bu durumda enzimin (peynir mayası) κ-kazein etkisi güçleşir ve hidrolizin hızı yavaşlar. Pıhtılaşma uzun sürede gerçekleşir ve fazla oranda su tutar. Oluşan pıhtı son derece zayıf olur ki bu da hem randımanı hem de yapıyı etkiler. Randıman artmasına karşın peynir yapısı daha yumuşak olur. Olgunlaşmanın ileri aşamalarında kusurlara neden olur.

52 4. Kalsiyum: kazein misellerinin agragasyonu, ortamdaki çözünür haldeki Ca +2 iyonlarının miktarı ile ilgilidir. Bu etki sadece kalsiyum iyonları için değil 2 veya daha fazla değerdeki diğer katyonlarda bu etkiye sahiptir. 5. Enzim: kazeini pıhtılaştıran spesifik hayvansal proteaz rennin enzimidir. Hayvansal, bitkisel ve mikrobiyel kaynaklardan elde edilen enzimler κ-kazeinin spesifik peptit bağlarını proteolize ederek pıhtılaşmayı sağlar. 6. Kazeinat ve kolloidal kalsiyum fosfat konsantrasyonu: Kazeinat miktarı fazla olan sütler daha sert olur.

53 7. Misellerin büyüklüğü: büyük miseller daha az κ- kazein içerir. Bu nedenle pıhtılaşma süreleri orta misellere oranla daha uzundur.

54 SERUM PROTEİNLERİ Yağsız sütten kazein uzaklaştırıldığında kalan süt serumu içerisinde yaklaşık % 0.7 oranında protein bulunur. Bunlara serum proteinleri veya peynir üretimi sırasında peyniraltı suyunda kaldıkları için peyniraltı suyu proteinleri adı verilir. Serum proteinleri genel olarak 3 gruba ayrılır Albumin/laktalbumin (α-laktalbumin, β-laktoglobulin, kan serum albumini) globulin (immunoglobülinler) proteoz-pepton Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü

55 Isıl işleme oldukça duyarlıdırlar. 60 C nin üzerinde denatürasyon başlar. Buna karşın ph değişimlerinden etkilenmezler. Her bir serum proteinin sıcaklığa karşı duyarlılıkları oldukça farklıdır. İmmünoglobülinler ve serum albumini; 74 C/15 sn. Albüminler; C/5 dk. Proteoz-peptonlar; C/ 30 dk. denature olurlar. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü

56 Serum proteinlerinde, polipeptidlerin bünyesinde yüksek oranında α-heliks konfigürasyonuna ve kükürt içeren aminoasitlere sahiptir. Isıl işlem sırasında, hidrojen bağları ve heliks yapının yan bağları parçalanır. Polipeptid zincirleri açılır. Bu esnada, serum proteini molekülleri yeni hidrojen bağları ve disülfit bağları oluşturarak sıcaklık etkisiyle pıhtılaşır. Sıcaklık etkisiyle serum proteinlerinin koagülasyonu sonucu oluşan pıhtı, çok ince olup gözle görülemez. Ancak kalsiyum fosfat ile birleşerek ısıtıcı yüzeyinde süttaşı olarak birikir veya κ-kazein ile interaksiyona girerek kazein misellerinin dış yüzeyini kuşatırlar.

57 Serum proteinlerinin doğal (A) ve denature (B) formları Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü

58 Serum proteinlerinin denaturasyonu Süt teknolojisi açısından önemlidir. Yoğurt, ayran gibi fermente ürünlerin üretimde serum proteinlerinin denaturasyonu önemli katkı sağlarken; peynir teknolojisinde problem yaratır. Sıcaklık etkisi ile oluşan pıhtı çok ince ve gözle görülmez olduğundan kazein misellerinin üzerinde yerleşerek peynir mayasının kazeine etkisini engeller. Ayrıca pıhtının su tutma kapasitesini artırır. Ancak Lor peyniri gibi bazı peynirlerin üretiminde bu özellikten yararlanılır. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Süt Teknolojisi Bölümü

59 Albumin (Laktalbumin ) Serum proteinlerinden amonyum sülfat ile çöktürülerek ayrılabilen protein fraksiyonlarıdır. β- laktoglobulin α- laktalbumin Kan serum albumini

60 β-laktoglobulin Diğer fraksiyonlara oranla daha önemli olup miktar olarak da toplam laktalbuminlerin yarısından fazlasını oluşturur. ph 5.2 de dialize edildiğinde β-laktoglobulin kristalleri elde edilir. Lösin ve lisin aminoasitleri açısından oldukça zengindir.

61 α-laktalbumin Toplam laktalbuminlerin yaklaşık %20-25 ni oluşturur. Lisin, lösin, sistin ve aspartik asit açısından zengindir. Dializ, ph 4.0 de yapıldığında α-laktalbumin kristalleri meydana gelir. Bu protein, sulandırılmış tuz çözeltilerinde, β-laktoglobulin e oranla daha az çözünür.

62 Kan serum albumini Sığır kanı albuminine benzediği için bu isimlede adlandırılır. Serum proteinlerinin %2-8 ni oluşturur. Özetle; Laktalbumin yüksek biyolojik değere sahiptir. Biyolojik değeri yumurtadan yüksektir. Suda kolloidal olarak çözünür özelliktedir. Hidrofil niteliktedir. Kazeinin pıhtılaşmasını bir dereceye kadar engelleme özelliğine sahiptir. Asit ve peynir mayasına karşı oldukça dayanıklı, sıcaklığa karşı hassastır.

63 Laktoglogulin Süt proteinlerinin yaklaşık %2 sini oluşturur. Kolostrumda yüksek olduğu için «kolostrum proteini» ve immünite özelliğinden dolayı «immünoglobulinler» olarak isimlendirilir. Yeni doğan yavruyu enfeksiyonlara karşı korur. 2 fraksiyonu vardır. Euglobulin Pseudoglobulin İnek sütünde IgG, IgA, IgM olmak üzere 3 ayrı tipi izole edilmiştir. İnsan sütünde ilaveten IgD ve IgE tanımlanmıştır. Sütün antikorları arasındadır. Peynir mayası ve aside dayanıklı, ısıya karşı hassastır. Peynir üretiminde laktabuminle birlikte pas na geçer.

64 Proteoz-pepton Toplam proteinlerin %5-6 sını oluşturur. Asit ve enzim ile kazein, ısı etkisiyle serum proteinleri uzaklaştırıldığında bu proteinler kalır. Isıya karşı oldukça dayanıklıdır. Basit yapıdadır. %12 lik TCA da çözünürler.

65 Sütün protein olmayan azotlu maddeleri Sütün içerisinde azot içeren protein yapısında olmayan maddeler NPN «protein olmayan azotlu maddeler» olarak adlandırılır. İnek sütünde oranı %4-8 dir. Anne sütünde daha fazladır. Protein metabolizmasının son ürünü olarak kabul edilir. Üre, kreatin, ürik asit, nitrat, amonyak, serbest aminoasitler, kolin, nöramik asit ve orotik asit gibi bazı organik bileşikler, karbonhdratlar ve fosfatidlerdir.