《乳和蛋的生物化学》ppt课件

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1、乳和蛋的生物化学,一、乳的生物化学 二、蛋的生物化学,第十四章,一、乳的生物化学,（一）乳的组成 （二）乳的生物合成,（一）乳的组成,乳中含有水分、蛋白质和非蛋白含氮化合物、脂质、糖类、无机物质、维生素、酶类、激素、生长因子、有机酸、气体等化学成分。其中水分占90%； 乳的组成和分泌量因动物种别、年龄、泌乳周期、饲料、饲养管理以及气候的影响而发生改变。,乳中主要成分的含量,1.乳中蛋白质的组成,乳中所含的氮约95%是以蛋白质的形式存在； 乳中的蛋白质统称为乳蛋白，可分为： 酪蛋白 乳清蛋白 乳脂肪球膜蛋白 （含量很少）,酪 蛋 白 s-酪蛋白、-酪蛋白、-酪蛋白和 -酪蛋白，其中-酪蛋白实际上

2、是-酪蛋白的酶解产物，故酪蛋白主要是前三种类型。-酪蛋白是唯一含有糖成分的，并对钙不敏感而对凝乳酶敏感的酪蛋白。,乳清蛋白 -乳球蛋白、a-乳清蛋白、血清清蛋白、免疫球蛋白、乳铁蛋白、转铁蛋白、2 -微球蛋白、乳清酸蛋白、溶菌酶等。,各种动物乳中的酪蛋白和乳清蛋白含量明显不同。,人和各种动物乳中酪蛋白和乳清蛋白质含量（）,（1）酪蛋白,酪蛋白（casein，CN）是乳腺上皮细胞合成的，是乳中特有的一组磷蛋白，含有大量的磷和钙。它以磷酸酯键与丝氨酸的羟基结合，还含有少量已糖、氨基糖、唾液酸等残基； 酪蛋白在牛乳中占总蛋白的80%，在猪乳中可能超过60%。,酪蛋白在乳中是以微团状态存在的，称为酪蛋

3、白微团（casein micelle）。酪蛋白微团是由有机成分和无机成分 组成的酪蛋白复合体。,酪蛋白亚微团和组成酪蛋白微团示意图,（2）乳清蛋白,酪蛋白沉淀后（pH 4.6），存在于乳清中的蛋白质称为乳清蛋白（Whey protein）； 乳清蛋白是一组蛋白质，它的热稳定性不如酪蛋白； 主要的乳清蛋白有： -乳白蛋白 -乳球蛋白 血清白蛋白 免疫球蛋白,（3）乳脂肪球膜蛋白质,乳脂肪球膜（milk fat globule membrane, MFGM）蛋白质是一组膜结合蛋白。由于乳脂分泌是顶浆分泌，包裹乳脂小球的质膜被上皮细胞释放到乳腺腺泡腔中，与膜结合的蛋白一起被分泌到乳中； 乳脂肪球膜蛋

4、白质一般都是长链状具有高度糖基化的蛋白质，包括位于胞浆的端部分、跨膜区和高度糖基化的胞外端；其氨基酸分析表明，谷氨酸、天冬氨酸和亮氨酸含量最高，含硫氨基酸和组氨酸含量较低； 乳脂肪球膜蛋白质糖基成分有唾液酸、己糖、氨基己糖等。,（4）乳中的酶,乳中酶的种类很多，现已发现60余种，主要来自乳腺组织、血浆和白细胞；另外，还存在一些由微生物分泌的酶； 这些酶分属氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂解酶类、异构酶类和合成酶类六大类。,乳中大部分酶对乳自身并无作用和功能，只有少部分酶对乳起作用，可影响乳在贮存过程中的风味及理化性质，影响乳制品的生产和质量； 母乳中的酶对乳腺和婴儿的营养与健康起一定作用，

5、尤其是在营养素的消化吸收或转移、胃肠功能、对感染的防御作用等方面。,乳中各种酶的基本功能,注：LPL，脂蛋白脂酶；MDL，乳消化脂酶,在乳腺中起作用的酶类，其主要作用是参与乳成分的合 成，以及保护乳腺细胞自身不被一些水解酶水解造成细胞损伤。乳中这类酶较多，在乳汁分泌时与乳一起分泌出来。,在乳腺中起作用的酶类,在不同的泌乳阶段，人乳中与乳腺功能有关的酶不仅在种类上存在差异，而且在含量（或活性）上也不同，反映出在不同泌乳时期与乳生成有关的基因表达的不同。 有些酶在产后初乳中存在，而在产前乳房分泌物中不存在，例如脂蛋白脂酶（LPL），该酶控制乳腺从环境中汲取脂蛋白脂肪酸，在运送长链脂肪酸、磷脂和胆固

6、醇至乳腺的过程中起关键作用。该酶在产前乳房分泌物中缺乏，相应的反应是分泌物中脂肪含量低（1mg/dL）。但产后LPL活性和乳中脂肪含量快速增加，后者达34mg/dL。,（5）乳中蛋白质的功能,酪蛋白含有几乎全部必需氨基酸，是新生幼仔最具营养价值的蛋白质，同时也提供钙、磷等营养素。酪蛋白在新生幼仔胃肠道蛋白酶作用后，可释放多种生物活性肽。这些活性肽对幼仔的消化、营养、免疫等发挥调节作用 ； -乳白蛋白的氨基酸组成与婴儿的需求十分相近，所以有较高的营养价值。除作为重要的营养源之外，-乳白蛋白是乳腺中乳糖合成酶的一个重要组分。,在小牛和其他一些品种的牛的肠道中，-乳球蛋白与脂溶性维生素如维生素A和维

7、生素E进行预结合，利于它们的吸收和转运； 血清白蛋白除提供氨基酸外，还可结合激素与微量元素，作为这些物质的转移媒介； 乳铁蛋白的主要功能是抑制细菌生长、抗病毒作用、抑制自由基形成、促进细胞生长、提高免疫能力、抗氧化、促进双歧杆菌增殖等。,2.乳脂质组成,乳中的脂肪呈小球状存在，直径平均为3-4m。 乳脂肪球主要由甘油三酯组成，它的表面包以由磷脂和蛋白质构成的膜，这个外膜的作用是使脂肪球稳定的悬浮于乳中，同时也阻止存在于乳中的脂肪酶水解甘油三酯。,（1）乳脂的种类、含量和分布,乳脂的脂肪酸成分与体脂的脂肪酸有很大的差别。例如，反刍动物的沉积脂肪中缺乏短链脂肪酸，而乳脂中则含有较多的短链脂肪酸。

8、乳脂的组成中甘油三酯占99，其余的 1中大部分是磷脂（卵磷脂、脑磷脂及神经磷脂）、微量的胆固醇及其他脂类。,人乳和牛乳中乳脂的主要成分（%）,人和动物乳脂的含量（）,（2）乳脂的功能, 供能； 易消化吸收的脂肪； 一种脂肪的消化性就是指身体对其吸收的速率和程度，乳脂肪是各种饮食脂肪和油中消化性最好的。 乳脂肪的食用价值。,3.乳中糖的组成,主要：乳糖（双糖）,单糖：葡萄糖、半乳糖与乳糖合成关系,多种游离的溶解的低聚糖抗原活性和促进肠道 某些细菌的生长。,（1） 乳中糖的种类和含量,N-乙酰半乳糖胺,密切,甘露糖,岩藻糖,乳中复合糖和糖蛋白的结构成分,牛乳中糖类分布和存在状态,乳糖是哺乳动物乳的

9、主要成分之一，牛奶中主要的碳水化合物是乳糖。人乳中乳糖占总糖量的95%，牛乳中乳糖占总糖量的99.8%。,牛奶中的碳水化合物含量,不同动物乳中乳糖含量不同。人和狒狒、黑猩猩、貂等乳中的乳糖含量较高。海狮、海豹、熊、大袋鼠等动物的含量较低。多数动物全乳中乳糖的含量为3%-7%。,人和各种动物乳中乳糖的含量（%）,（2）乳中糖的功能, 为生理活动提供能量； 促进肠道内钙磷等的吸收； 参与机体组成和细胞活动； 乳糖消化吸收和乳糖不耐症 先天性乳糖酶缺乏导致肠乳糖消化吸收障碍，人饮用牛乳以后，乳糖无法分解，在肠内聚集，增加肠腔渗透压，阻止水分吸收。同时刺激肠道，增加肠蠕动，诱发腹泻。大量乳糖到达大肠，

10、受细菌作用，发酵产生大量有机酸和气体，引起腹痛和气胀以及呕吐等症状，粪便中乳糖增多，尿中出现乳糖，称为乳糖不耐症（lactose intolerance）。,4.乳中其他重要的营养活性成分,（1）维生素 牛奶中含有脂溶性维生素A、维生素D、维生素E和维生素K； 水溶性维生素主要存在于乳清中。牛奶含有大多数B族维生素，特别是维生素B2（核黄素）。这种维生素是由瘤胃产生经血液输送到奶中。牛奶也是小牛维生素C的重要来源。,（2）矿物质,乳中矿物质约占0.75%； 牛乳中主要的矿物质有钙、磷、钠、钾、氯、镁、硫，此外还有少量的铁、铜、钴、碘、锰、锌等； 乳中的无机盐包括钾、钠、钙、镁的磷酸盐、氯化物和

11、柠檬酸盐，还有微量的重碳酸盐； 乳中的矿物质主要来自血液，乳和血液是等渗的，乳糖和钠、钾、氯离子是产生渗透压的主要物质。乳和血液相比，乳中含有更多的钙、磷、钾、镁和碘，但钠、氯和重碳酸盐则比血浆中的浓度低。,（3）激素和生长因子,乳中含有许多类固醇激素、多肽类生长因子,乳中类固醇激素、多肽类生长因子有催乳素、促甲状腺素、黄体生成素释放素、促肾上腺皮质激素、促甲状腺素释放激素、生长抑素、生长素释放激素、甲状旁腺素释放肽、降钙素、胰岛素、胰岛素样生长因子、胰岛素样生长因子、神经生长因子等。近年来许多细胞因子包括白细胞介素-1、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-和干扰素在乳中发现 。,来 源,母体经过血

12、液循环将其体内的激素，不改变其结构和活性直接进入乳腺和乳中，或进入乳腺或乳中后经过糖基化、磷酸化等修饰成为有活性的成分； 由于乳腺组织自己合成某些激素和生长因子，乳腺本身也被人们 认为是内分泌器官。,（二） 乳的生物合成,1. 乳腺的发生和组织结构 2. 乳蛋白的生物合成 3. 乳脂质的生物合成 4. 乳糖的生物合成,1.乳腺的发生和组织结构,乳腺由胚胎的外胚层和中胚层发育而来。牛在妊娠后30天，外胚层细胞增厚，增厚的外胚层逐渐发育成：mammary band； mammary streak； mammary line； mammary crest； mammary hillock； mamm

13、ary bud.,乳带,乳条,乳索,乳冠,乳小丘,乳芽,（1）胚胎时期,初级乳芽：从每个乳芽上生成许多初级乳芽，初级乳芽分化成乳导管； 二级乳芽：细胞从初级乳芽增殖、分枝，产生二级乳芽，从而形成乳导管。在小牛出生前，乳芽变短，中空。在生命早期，雌性动物乳腺结构周围发育成脂肪垫。,（2）出生到青春期乳腺的发育,牛在出生后2-3个月，乳腺组织生长与体重增长速度一致，导管系统增长较少，乳腺组织中主要是脂肪垫和结缔组织的增长，在这一时期没有分泌组织发育。大约3个月，乳腺增长速率为身体增长速率的3.5倍。在脂肪垫缺失的组织中异速生长不会产生。正常生长的小母牛青春期开始于7-9个月，异速生长持续到青春期前

14、一段很短的时间才停止。,（3）青春期到妊娠,垂体前叶分泌卵泡刺激素（FSH）和促黄体生成素（LH），这些激素刺激卵巢合成和分泌类固醇激素，雌激素促进乳腺的增殖。它与垂体前叶分泌的催乳素、生长激素一同促进乳腺导管的增长和分支。导管的延长和生长出现在末端乳芽（terminal end bud，TEB）生长活跃的末端。 TEB表示这样一种结构：一是导管的延长和分支在此，二是雌激素刺激细胞分裂。但是在反刍动物中看不到类似的变化。除此，其他所有物种都有类似结构变化。,脂肪细胞,基质,基质细胞,基底膜,侧枝,末端乳芽分支,肌上皮细胞,导管上皮细胞,体细胞,帽细胞,5周龄小鼠乳腺,通常，雌激素使细胞在TEB

15、末端增殖，使导管延长分支。而孕酮使导管和小导管细胞增殖，使小导管发育，导管变长或变宽。在青春期，雌激素和孕激素受体均出现在乳腺中。 牛、绵羊、山羊等动物出现功能性黄体，在黄体期可分泌孕酮，雌激素、催乳素和生长激素与孕酮协同作用，使导管变长、变厚、分支，最终分化成小叶和腺泡。,1.单管,2.分支导管,3.更复杂的分支导管,4.复合分支,5.导管末端出现芽,6、7.在激素刺激下继续增大,末端乳芽,（4）妊娠阶段,这是乳腺发育的主要阶段，主要由激素控制。在妊娠初期，乳腺生长缓慢，但随着时间推移，生长速率增加。在牛、羊、豚鼠中，妊娠阶段乳腺以指数速度增长。在非妊娠阶段，动物乳腺中存在大量脂肪垫。妊娠阶

16、段，脂肪垫的脂肪细胞逐渐被导管、腺泡、血管和结缔组织取代。,雌激素和孕酮是乳腺发育所必需的，在妊娠阶段这两种激素水平升高。这就是为什么在发育期没有小叶腺泡生长，因为那时只有一种激素水平上调。在牛整个妊娠过程中，孕酮水平上调对维持妊娠是必需的，而雌激素在第二次妊娠中期时显著上调。因此，大多数乳腺在第一次妊娠中期主要是导管生长和腺泡的形成。在第二次妊娠中期，导管继续生长，但大部分是小叶腺泡生长。,乳腺中雌激素受体在发育期出现。随着组织重量增加，受体数目增加。雌激素浓度升高使雌激素受体合成增加，动物达到性成熟。雌激素也提高了乳腺中孕酮受体的数目。 雌激素和孕酮加速了乳腺中细胞分化的速率，特别是在TEB中。孕酮也刺激沿着导管壁的细胞的分化，孕酮也诱导腺泡的生成。然而雌激素和孕酮共同促进小叶腺泡的发育。,导管和腺泡的增殖和扩大，在整个妊娠过程中持续。在妊娠的最后几个月，由于腺泡中分泌物聚积乳腺显著增大。,腺泡,（5）泌乳阶段,泌乳早期乳腺继续生长直到泌乳的顶峰，这是因