Kazein: Revizyonlar arasındaki fark

'''Kazein''' ([[Latince]] ''caseus'' = [[peynir]]). [[Süt]]te bulunan bir [[protein]]dir. Kazein yaklaşık 4.6 pH’da presipite olan bir protein olarak bilinir. İzoelektrik pH’sında çözünmez haldedir. Kazein globuler bir protein değildir. Sütte kalsiyum fosfat da içeren ve kazein miselleri adı verilen büyük kümeler halinde bulunur. Asidifikasyon işlemi ile kolloidal kalsiyum fosfat dağılır. Elektroforez işlemi ile kazeinin çeşitli komponentleri ortaya konabilir. En temel moleküler komponentler αs1-, αs2, β ve κ- kazein’dir. Dört farklı peptit zinciri αs1, αs2, β ve κ olmak üzere molar ağırlıkları yaklaşık 4:1:4:1.6 olarak ölçülmüştür. αs1, αs2, β kazeinler ise fosfoprotein yapılarında olup fosfat grupları da serine esterlenmiş haldedir ki kalsiyum iyonları ile presipite olabilir. Bununla birlikte κ- kazein, miseli bu presipitasyondan korur. κ -kazeinin miselde bulunması miseli stabil kılar. κ- kazein kimozin enzimi tarafından kolaylıkla tutulur ki, enzim κ -kazein molekülünün bir parçasını ortamdan çeker ve bu durumda misel korunmuş kolloid özelliğini kaybeder. Sonuç olarak tüm kazein, kalsiyumlar ile birlikte presipite olur. Bu reaksiyon sütün peynir mayası ile pıhtılaştırılması ve peynir yapım işleminin temelini teşkil eder. Bu şekilde değişikliğe uğrayan kazeine para-kazein denir. Kazeinler hidrofobik yapıdadır ve fazlaca prolin, az miktarda sistin kalıntıları ile yüklüdür. Kısa uzunlukta α-heliks yapıdan ve küçük tersiyer bir yapıdan ibarettir. Kazein molekülleri, çok zor denature olurlar ki bunun nedeni ikincil ve üçüncül yapıda olmalarıdır. Fosfat grupları Ca2 gibi divalent iyonlara özellikle yüksek pH’larda bağlanır. Dolayısıyla kalsiyum bağlama işlemi bu grupların varlığına bağlıdır. Kazein ısıl işlemden kolayca etkilenmez. Bununla birlikte 120 °C’nin üstündeki ısıl işlemleri kazeini yavaş yavaş çözünmez hale dönüştürür. Sütte pH’ın düşürülmesi, ısı duyarlılığını artırır. Kazein, %0.7-0.9 oranında fosfor içermektedir. Geçmişte, süt sistemindeki kazeinin en önemli fizyolojik rolü, neonatın büyümesi için gerekli olan aminoasit kaynağı olarak bilinirken şimdilerde kazein miselinin meme dokusundaki patolojik kalsifikasyonları önleyen önemli bir rolü belirlenmiştir. Kazeinlerden elde edilen biyoaktif peptidlerin sinir, kardiyovasküler, sindirim ve immun sistem üzerine sayısız pozitif etkileri kanıtlanmıştır. Kazein, sütü kalsiyum fosfat ile süper doymuş hale getirir. Kalsiyum fosfatı meme bezinden güvenli bir şekilde taşıyarak süt emen yeni doğanın kemik ve diş gelişimi için kazein miseli medyumu içerisinde yavruya taşır. Kalsiyum fosfatı böylesine bir paket içerisinde yavruya taşımak, kazein miselinin en temel biyolojik fonksiyonudur. Sütün mideye ulaşması ile birlikte kalsiyum fosfat ortama salınır ve bu sütün en temel özelliğidir. Sayıları, postnatal dönemde memelilerin büyümesi için kalsiyum fosfat gerekliliğinin önemini kanıtlayacak niteliktedir. Fosfoserin kümeleri haricinde kazein molekülleri belirgin bir şekilde hidrofobik özelliktedir. Kazeinde bulunan hidrofilik ve hidrofobik kalıntılar kazeine tam bir amfipatik yapı kazandırır ki bu da kazeinin su içindeki yağ emülsiyonlarına benzer şekilde başarılı bir stabilizatör yetenek kazandırır. Elektron mikroskop görüntüleri kazein misellerinin genel olarak 50-500  nm çapında değişen ve moleküler ağırlıklarının ortalama 108 Da olduğunu göstermektedir. Miselin büyüklüğü içerdiği kalsiyum iyonlarına bağlıdır. Kalsiyum miseli terk ederse (diyaliz ile) misel küçük miselciklere parçalanır. Orta ölçekli bir misel birbirine bağlı halde bulunan yaklaşık 400 ila 500 küçük miselciklerden oluşmaktadır. Süt beyazlığı kazein misellerinin kolloidal dağılımı sonucu, gelen ışığı büyük oranda yansıtmasına bağlı olarak şekillenmektedir. Kazein misel yapısı sabit değil dinamiktir. Misel çevresinde gelişen sıcaklık, basınç gibi değişenlere yanıt verir.

Memeden 37 °C’ de çıkan süt, buzdolabı sıcaklıklarına taşındığında β ve κ- kazeinde çözünürlük artar.

Kazein miselindeki αs1 ve αs2-kazein miktarları azalır. Isıyı tekrar 37  °C’ ye getirmek prosesi geriye döndürür. β -kazeinde meydana gelen bu hareketlilik miselin iç yapısında herhangi bir hasara yol açmaz.

v) 70 °C ‘de etanol ilavesi

Misel yüzeyinde yer alan ҡ-kazeinin hidrofilik C terminali bölünmüş haldedir. Örneğin rennet ile birleştiğinde miseller çözünebilirliğini yitirerek kazein pıhtısı halinde ayrışır. Bütünlüğü bozulmamış bir miselde negatif yük fazlalığı vardır bu nedenle birbirlerini iterler. ҡ-kazeinin hidrofilik bölgeleri su tutar ki bu kazeinin solüsyon içindeki dengesinde önemli bir rol oynar. Bu hidrofilik bölgeler uzaklaştırılırsa su bu yapıdan uzaklaşır. Yani bağlar oluşur. Kalsiyumun aktif olduğu tuz bağları ikincil olarak da hidrofobik tipte yeni bağlar oluşur. Bu bağlar su salınımını arttırır ve yeni yapı daha yoğun bir pıhtı halinde çöker. Düşük sıcaklıklarda β-kazein zincirleri dissosiye olur ve kalsiyum hidroksi fosfat misel yapısını terk eder. Bu fenomenin açıklaması şöyledir ki β-kazein en hidrofobik kazeindir ve düşük sıcaklıklarda hidrofobik interaksiyonlar çok zayıflar. Bu durumda düşük sıcaklıklardaki süt peynir yapımı için uygun değildir pıhtılaşma süresi uzar ve pıhtı gevşek şekillenir. β-kazein miseli terk ettikten sonra birçok proteaz tarafından kolaylıkla hidrolize edilebilir. β-kazeinin ϒ-kazein ve proteaz peptonlara hidrolize olması peynir randımanını azaltır çünkü proteaz pepton fraksiyonları PAS’a geçiş yapar. β-kazeinin parçalanması peynirde acı bir tat ve ciddi aroma problemlerine sebebiyet verir. Örneğin 5 °C’de 20 saat muhafaza edilen sütte miselden ayrılan β-kazein miktarı oldukça fazladır. Bu durumda altı çizilmesi gereken önemli nokta çiğ veya pastörize edildikten sonra soğukta muhafaza edilen sütler 62-65  °C’de yaklaşık 20 saniye kadar ısı işlemine tabi tutulduğunda β-kazein ve kalsiyum hidroksifosfat misele geri dönerek süte orijinal özelliğini tekrar kazandırırlar.

αs1 kazein iki aşamada; pH 6.6 ve 0.05 M iyonik güçte, güçlü bir bağ oluşturur. Öte yandan iyonik gücü azaltmak ve hidrostatik çekim etkisini artırmak da birleşme oranını azaltır. Bu birleşmede hidrofobik interaksiyonlarda etkilidir. Yüksek pH’larda (kazein konsantrasyonu ve iyonik güç yüksek olsa da) birleşme oranı azalır ve neticede yok olur.

Bu proteinin çeşitli varyantları vardır. Ester fosfat grup sayılarına göre farklılık gösterirler. αs2 kazein , iki sistein kalıntısı içerir ve karbonhidrat grubu bulunmamaktadır. Bunun yanı sıra kalsiyuma oldukça duyarlıdır.

β-kazein, hidrofilik ve uzun zincirli apolar kuyruğu olan bir sabun molekülü gibidir. 5  ° C' nin altında β-kazein birleşmesi yoktur.

Sütte, 15 °C’nin altındaki sıcaklıklarda kazein miselindeki hidrofobik çekimler azalır ve β-kazein misel dengesini, monomer tarafa doğru değiştirir.

Bu grupların her biri bir veya iki negatif yüke sahiptir ve oldukça hidrofiliktir. Ayrıca bazı küçük konfigürasyonlar da ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle κ-kazein molekülleri arasında belirgin farklılıklar vardır. 105 ve 106. kalıntılar arasındaki peptit bağı hızla enzimler tarafından hidrolize edilir. Bu bölgenin yakınında pozitif yüklü bir bölge bulunur. κ-kazein ayrıca, çıkıntılı karbonhidrat grupları dahil olmak üzere 30'un üzerinde molekülü içeren miseller üretmek için güçlü bir şekilde birleşir. κ-kazein, kazein miselinin yüzeyinde yer alarak miselin total yüzel alanını ve büyüklüğünü kontrol altında tutar. κ- kazeinin yüzeyde lokalize olması; bu proteinin kimozin veya benzeri proteazlarla hızlı ve spesifik hidroliz olarak peynir yapım aşamasında pıhtı şekillendirmeye yönelik için kolay ulaşılabilir olması ile ilişkilendirilebilir. κ- kazeinin yüzey lokalizasyonu aynı zamanda, κ-kazeinin ısı işlemiyle sütteki beta laktoglobulin ile kompleks oluşturarak miselin rennet veya asit ile koagule olma özelliğini değiştirmesi için de gereklidir. Genel olarak bakıldığında misel modelinde κ- kazeinin yüzeyde lokalize olması çok temel bir gereklilik olarak ortaya çıkmaktadır

PAS proteinlerinin ısı ile denaturasyonu ve asit ve kalsiyum tuzlarının eklenmesi sonucu kazein ve PAS proteinlerini ihtiva eden presipitatlar, besinsel değer açısından asitle ve peynir mayası ile elde edilen pıhtıdan çok daha değerlidir. κ- kazein hidrolizini sağlayan kimozin aktivitesiyle para-κ-kazein ve the glikomakropeptit üretimi, PAS ve pıhtı oluşumu ile sonuçlanan peynir üretiminin başlangıç aşamasıdır. Rennet kazein asit kazein arasında bileşen bakımından temel fark, rennet kazeinde bozulmamış κ- kazein olmaması ve kolloidal kalsiyum fosfat ve bağlı kalsiyumun varlığıdır. К-kazein molekülünü oluşturan aminoasit zinciri 169 aminoasitten oluşmaktadır. Enzimatik açıdan bakıldığında 105 (Fenilalanin) ila 106. (Metionin) aminoasit arasındaki bağ proteoloitk enzimler için kolaylıkla ulaşılabilir durumdadır. Bazı proteolitik enzimler bu bağı hedefleyerek zinciri parçalayabilirler. Çözünebilir amino sonu 106 ila 169 aminoasit içerir ki hidrofilik özelliği oluşturan polar amino asitler ve karbonhidratlardan oluşmaktadır. ҡ-kazein molekülünün bu bölgesi glikomakropeptid olarak isimlendirilir ve peynir yapımı esnasında PAS’a geçer. ҡ-kazeinin geri kalan kısmı 1 ila 105 amino asit içermektedir ve çözülmeyen formda αs ve β-kazein ile birlikte peynir pıhtısında kalır. Bu kısma para-ҡ-kazein adı verilir.

Laktik asit, hidroklorik asit (çoğunlukla) veya sülfürik asit ilavesiyle yağsız sütün karıştırılması ile elde edilir.Kazein, izoelektrik pH'sında presipite olur. Uygulanan sıcaklık oldukça kritiktir. Yüksek sıcaklık kuruması zor olan büyük topaklara neden olurken düşük sıcaklık, ayrılması zor olan bir çokbirçok hacimli presipitatlara neden olur. Düşük sıcaklıkta, asit kazein jelleri çok az sinerez gösterir ve presipitat esasen jel topaklarından oluşur. Süt genellikle oldukça düşük sıcaklıkta asitlendirilir. Asit kazeinler, polielektrolitler olup pH değişimlerinden kolayca etkilenirler. pH 4.6’ken net yüke sahip olmayıp bu değer onun için izoelektrik noktasıdır. Yağsız sütün 6.7’den 4.6’ya olan pH değişimi, kazeinlerin makroskopik düzeyde kümeleşmesine yol açar. Kazein bileşenin pH’ya bağlı tutumu, kazeinin konsantre hale gelmesine ve sütteki diğer komponentlerin uzaklaştırılmasına izin verir. Sütteki kazeinin izoelekrik çöktürme ile destabilizasyonu asit kazein üretimi için başlangıç aşamasıdır. HCl , kaba presipitatların oluşumu ile sonuçlanan sütün pH’ının izolektrik noktasına getirilmesinde sıklıkla kullanılır. Fakat, H2SO4 de kullanılmasıyla birlikte Lactobacillus spp. ile laktik asit üretimi için sütün doğal fermentasyonu da seçenekler arasındadır. Süte asit ilave edildiğinde veya asit üreten bakteriler sütte ürediğinde pH düşecektir. Bu durum kazein misellerinin etrafındaki çevresel koşulların değişmesine neden olur ki bu iki şekilde gerçekleşir. İlk olarak kazein miselinde bulunan kolloidal kalsiyum hidroksifosfat çözünür hale gelir ve iyonize kalsiyum oluşturur ki bu yapı misel yapısına penetre olarak güçlü kalsiyum bağları oluşturur. İkinci olarak solüsyonun pH’sı kazeinin izoelektirik noktasına yaklaşır. Her iki olayda miselde önemli değişikliklerin başlamasına neden olur ki misel agregasyon yolu ile büyür ve sonuç olarak daha yoğun veya az yoğun koagulum şekillenir. Son pH değerine bağlı olarak koagulum ya kazein tuzu formunda kazein veya izoelektirik noktada kazein halinde bir koagulumdur. Kazein komponentlerinin izoelektirik noktaları solüsyondaki diğer iyonların iyonların varlığına bağlıdır. Tuz solüsyonlarında sütte olduğu gibi optimum presipitasyon aralığı 4.5 ila 4.9 arasında değişmekle birlikte kazeinin sütten ayrılarak presipite olduğu kabul gören değer 4.6’dır.

</ref> https://veteriner.erciyes.edu.tr/Uploads/files/su%CC%88t%20proteinleri%20sunu(1).pptx#:~:text=Kazein%20yakla%C5%9F%C4%B1k%204.6%20pH'da,verilen%20b%C3%BCy%C3%BCk%20k%C3%BCmeler%20halinde%20bulunur.