راه گشا صنعت

صفر تا صد صنعت با شما

کازئین چیست ، چه کاربردهایی دارد و چگونه تهیه میشود

کازئین چیست ، چه کاربردهایی دارد و چگونه تهیه میشود

کازئین یکی از موارد مصرفی در بین بدنسازان و باشگاه های پرورش اندام می باشد.

راه گشا صنعت در این مقاله قصد دارد شما را کاملا با پروتئین کازئین آشنا کند و فیلم های آموزشی در انتها مطلب نیز بابت تفهیم این مسئله می باشد .

کازئین چیست

کازئین ماده سفیده ای اصلی شیر می باشد که در حدود % ۲٫۹ در شیر وجود دارد و به طور کلی % ۸۰ ماده سفیده ای شیر را تشکیل می دهد .این ماده سفیده ای در مقابل دیاستاز و مواد شیمیایی ( اسید ) خیلی حساس می باشد یک مولکول کازئینات کلسیم با از دست دادن پروتئین آب پنیر به دو مولکول پاراکازئینات کلسیم تجزیه می شود . کلسی با پارا کازئین ته نشین می شود و قابل انحلال در آب نیست ولی پروتئین آب پنیر در آب حل می گردد. این فسفو پروئید ماده اصلی برای تهیه پنیر است که می توان آن را توسط مایه پنیر با اسید یا سانتریفوژ از شیر تفکیک کرد . نقطه ایزو الکتریک کازئین ( ۴٫۶ PH ) می باشد .

 

کازئین مخلوطی از چند پروتئین است که مقدار آن در شیر بدون خامه ۳ الی ۴ درصد است و در اثر حرارت ۸۰ درجه سانتی گراد به مدت ۱۰ دقیقه از حالت طبیعی خارج می شود . کازئین را می توان توسط مایه پنیر منعقد کرد .کازئین در شیر به صورت کازئینات کلسیم با حدود ۱ / ۵۵ درصد اکسید کلسیم وجود دارد و همین اکسید کلسیم است که کازئین را در حالت کلوئیدی نگاه می دارد. علاوه بر آن آلبومین به عنوان کلوئید حافظ و سیترات ها و فسفات ها در جلوگیری از انعقاد مؤثر می باشند .

 

مواد تشکیل دهنده کازئین

% ۵۳ / ۵ کربن ˜% ۷ / ۱۳ هیدروژن ˜% ۲۳ / ۱۴اکسیژن ˜% ۱۵ / ۸ ازت ˜% ۰ / ۷۲ گوگرد ˜% ۰ / ۷۶ فسفر کازئین از شیر بدون چربی تهیه می شود و حتی الامکان باید چربی، نمک ها و لاکتوز در زمان انعقاد کازئین از شیر خارج گردند، زیرا در غیر این صورت کیفیت کازئین و قابلیت نگهداری آن کاهش می یابد .

 

میزان پروتئین در شیر گاو بین ۵/۳-۲/۳ درصد است . عمده ترین ترکیب پروتئینی شیر کازئین می باشد . از دیگر ترکیبات پروتئینی شیر پروتئین های آب پنیر ( پروتئین سرم شیر ، whey protein ) است . کازئین در برابر نقطه ایزوالکتریک حساس بوده و رسوب می دهد اما نسبت به حرارت پایدار است و دناتوره نمی شود .

 

ساختار کازئین

کازئین شیر شامل حدود ۹۴ درصد پروتئین و ۶ در صد ترکیبات با وزن مولکولی پایین است که فسفات کلسیم کلوئیدی نامیده می شوند. این فسفو پروتئین ها وزن مولکولی ۱۹ تا ۲۵ کیلو دالتون و pH ایزو الکتریک آنها بین ۴٫۶ تا ۴٫۸ است. کازئین ها حاوی ریشه های متعدد اسید های آمینه آب دوست و آب گریز بوده و بنابراین پروتئین هایی دوگانه دوست هستند که توانایی تولید کوپلیمرهای بلوکی دارند و تمایل بالایی به خود سامانی به میسل هایی در محدوده ۵۰ تا ۵۰۰ نانومتر (میانگین ۲۵۰ نانومتر) دارند. این میسل های کروی دارای یک قسمت داخلی آبگریز هستند که سطح خارجی آنها توسط یک لایه کازئین کاپای (κ) آب دوست که میسل را به واسطه ایجاد دافعه الکترواستاتیک و فضایی بین میسل ها پایدار می کند، احاطه شده است.

 

ساختار میسل های کازئین

مونومرهای کازئین رشته مانند و دایره های سیاه نشان دهنده نانو خوشه های فسفات کلسیم هستند. b. پروتئین های ساختاری کازئین: این پروتئین ها شامل نواحی آبگریز (قسمت های خطی روشن) بوده که با یکدیگر واکنش داده ونواحی آبدوست ( قسمت های حلقوی تیره) نیز با نانو خوشه های فسفات کلسیم برهمکنش می دهند.

 

انواع پروتئین

با جدا سازی و خالص سازی آن به روش های گوناگون ، انواع  مختلفی تولید خواهد شد .

پروتئین کازئین دارای ۳ نوع آلفا ، بتا و کاپا است . مهمترین نوع کازئین ، کاپاکازئین است که در تهیه پنیر نقش مهمی ایفا می کند. از گروه فسفو پروتئین ها است که به چهار فرم (alpha S1 -Casein) ، (alpha S2-Casein) ، (beta-Casein) و (kappa-Casein)  یافت می شود.

 

پروتئین سرم شیر دارای ارزش غذایی بالایی است زیرا حاوی مقدار زیادی اسید آمینه ضروری است . این اسیدهای آمینه دارای ترکیبات گوگردی هستند که در اثر حرارت بوی پخته گرفته که حاصل از ترکیب شدن گوگرد با هیدروژن است .

انواع پروتئین های سرم شیر شامل : بتالاکتو گلوبولین ، آلفا لاکتالبومین و ایمنو گلوبولین است . اگر بخواهیم بدانیم که این انواع مختلف کازئین چه تفاوتی در جریان تولید دارند ، می توانیم نگاهی به فلوچارت زیر داشته باشیم

 

فلوچارت تولید کازئین

 

 

انواع کازئین

 

 کازئین رنت

برای تهیه این نوع کازئین همانند سایر انواع کازئین از شیر بدون چربی استفاده می شود . وجود مقادیر کم چربی در کیفیت محصول تاثیر داشته و به این جهت استفاده از شیر کاملا چربی گرفته در تولید کازئین بسیار مهم است .

 

مایه زنی با کمک آنزیم کیموزین موجود در رنت انجام می گیرد . شیر در یک زمان کوتاه حرارت سالم سازی را متحمل شده و تا ۳۰ در جه سانتی گراد خنک می شود و سپس به آن رنت اضافه می گردد . بعد از ۱۵ تا ۲۰ دقیقه لخته حاصل می شود که بعد از برش به آن حرارت داده می شود . در طول حرارت دادن ( تا ۶۰ درجه سانتی گراد ) لخته بهم زده می شود . برای غیر فعال کردن آنزیم حرارت زیاد مورد نیاز می باشد .

 

زمانی که لخته به حرارت نهایی لازم رسید آب پنیر ( سرم ) خارج شده و کازئین باقیمانده با آب شسته می شود تا لاکتوز و نمک موجود در آن خارج گردد . عمل شستشو در دو یا سه مرحله در حرارت مابین ۴۵ و ۶۰درجه صورت می پذیرد . بعد از خروج آب ، کازئین به وسیله الک یا جدا کننده ، آبگیری بیشتر شده و به وسیله هوای داغ خشک می شود به طوری که محتوی آب آن به % ۱۲ برسد .

سپس کازئین خشک شده ،خرد شده و به شکل پودر در میآید، حرارت خشک کردن به روش مورد استفاده بستگی دارد . در خشک کردن دو مرحله ای، حرارت ۵۰ تا ۵۵ درجه در مرحله اول و ۶۵ درجه در مرحله دوم است .

کازئین رنت باید دارای رنگ سفید یا کمی مایل بهزرد باشد . رنگ تیره این محصول نمایانگر کیفیت نامرغوب است که در نتیجه محتوی زیاد لاکتوز آن بوده و یا اشتباهی در فرآیند حاصل شده است .

 

تولید کازئین یا به طور غیر مداوم در تانک های مخصوص و یا به صورت مداوم انجام می گیرد . در روش مداوم خروج سرم قبل از اینکه کازئین از ۳ یا ۴ تانک شستشو و مجهز به بهمزن بگذرد انجام می پذیرد . در مرحله آخر آب شستشو حتما باید دارای کیفیت مناسب باشد .

بعد از این مرحله کازئین به منظور آبگیری بیشتر تا مقدار ماده جامد ۴۰ تا % ۴۵ وارد یک خشک کننده (Decanter) می شود و سپس خرد شده و به صورت ذرات بسیار ریز در کیسه پر می شود .

 

کازئین رنت به میزان زیادی در صنایع پلاستیک سازی مورد استفاده قرار می گیرد . همچنین از این محصول در تهیه الیاف مصنوعی (Synthetic Fibers) استفاده می شود .

 

 کازئین اسید

برای تهیه این نوع کازئین شیر بدون چربی تا نقطه ایزو الکتریک کازئین اسیدی می شود که این عمل ممکن است یا اسیدی شدن بیولوژیکی باشد و یا با افزودن اسید انجام گیرد .

 

 

اسیدی شدن بیولوژیکی ( کازئین اسید لاکتیک )

در این روش شیر پاستوریزه شده تا حرارت ۲۳ الی ۲۷ درجه سانتی گرا خنک شده و یک مایع آغازگر مزوفیل به آن اضافه می شود . اسیدی شدن حدود ۱۵ ساعت تا رسیدن به PH مورد نظر ادامه می یابد . اگر این عمل به سرعت انجام گیرد مشکلاتی را مثل کیفیت غیر یکینواخت و بازده کم کازئین به دنبال خواهد داشت .

برای این نوع تولید تانک های بزرگ مورد استفاده قرار می گیرند . بعد از این که لخته کازئین شسته و خشک شد بقیه مراحل مانند کازئین رنت دنبال می گردد .

 

 

 

افزودن اسید ( کازئین اسید )

در این روش بعد از اینکه شیر حرارت لازم را دید یک اسید معدنی به آن اضافه می شود به طوری که PH به ۴ / ۴ تا ۴ / ۳ کاهش یابد . سپس شیر در یک واحد تبادل حرارت صفحه ای به حرارت ۴۰ الی ۴۵ درجه سانتی گراد رسیده و رسوب کازئین در یک خشک کننده آبگیری شده و سپس خرد و بسته بندی می شود . از کازئین اسید در صنایع شیمیایی برای تهیه رنگ و چسب، کاغذ های براق و لوازم آرایش استفاده می شود . در صنایع غذایی نیز این محصول مورد مصرف قرار می گیرد .

 

 

کازئین هم رسوب

این نوع کازئین حاوی کلیه پروتئین های شیر بوده و به این جهت دارای ارزش غذائی نسبتا زیادی نسبت به سایر کازئینها می باشد . ( به علت کیفیت بالای پروتئن های سرم ) . این کازئین دارای مقدار کم ) %)۰٫۵ – ۰٫۸ یا متوسط ( حدود %) ۱٫۵ با زیاد ) %)۲٫۳ – ۳ کلسیم و مقادیر مختلفی کلرید کلسیم می باشد که به منظور رسوب دادن کازئین از آن استفاده شده است .

کلرید کلسیم را قبل از حرارت دادن شیر یا همزمان با نگه داری آن در تانک اضافه می نمایند . بعد از اینکه کازئین رسوب کرد آنرا شستشو می دهند، به این جهت مقدار کلسیم موجود در رسوب تابع مراحل شستشوی این فرآورده است .

 

از این نوع کازئین بیشتر در صنایع غذایی مثل ماکارونی سازی ، رشته سازی ، تهیه شکلات و شیرینی و سس مایونز استفاده می شود و به این جهت ممکن است فرآیند دارای ۵ مرحله شستشو باشد .

 

 

 

کازئینات سدیم (Sodium Caseinate)

کازئینات از خنثی کردن کازئین اسیدی توسط کلسیم هیدروکسید یا سدیم هیدروکسید به نحوی که PH آن به ۷/۶ برسد، بدست می آید . کازئینات منبع خوبی از پروتئین ها بوده و دارای نقش امولسیفایر ، اتصال دهنده آب و کمک به پف کنندگی می باشد.

 

 

کازئینات سدیم متداول ترین نوع کازئین محلول در آب است که طرز تهیه آن مثل کازئین اسید بوده ولی قبل از خشک شدن به قلیا اضافه می گردد، بنابراین PH باید در حدود ۶/۷ باشد. کازئینات سدیم به طور معمول در یک خشک کننده افشان خشک می شود. مشکل خشک کردن با این روش افزایش ویسکوزیته محصول به طور لگاریتمی بوده و هزینه این شیوه خشک کردن نیز نسبتا بالا است.

 

این محصول یک ماده غذائی افزودنی است که به عنوان ماده‌ای اتصال دهنده ، امولسیون کننده ، سفید کننده و ورآورنده عمل می‌کند. خیلی زود در آب حل شده و به طور روز افزونی در صنایع غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. در بسیاری از کشورها به عنوان امولسیون کننده در تهیه سوسیس و کالباس و به عنوان جانشین شیر و خامه در فرآورده های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین در محصولاتی مانند پنیر ، ماست ، بستنی و کافی کریمر نیز استفاده می شود.

 

به عنوان یک منبع غذایی مناسب کازئین کلیه اسیدهای امینه ضروری بدن را تامین می کند و دارای مقادیر بالایی از آمینو اسید گلوتامین است که در بهبود سطح ایمنی بدن نقش موثری دارد. کازیین در شیر به صورت یک سوسپانسیون از میسل های کازیین که بواسطه یون های کلسیم و تاثیرات متقابل هیدروفوبی در کنار هم نگه داشته شده اند یافت می شود.

 

کازئینات ها (سدیم و کلسیم و…) در واقع فرم بهینه شده ای از کازئین می باشند که در آنها قابلیت انحلال و خواص رئولوژیک این پروتئین بهبود یافته است.

 

با توجه به اینکه این پروتئین دارای کلیه اسید های آمینه ضروری برای بدن می باشد و بر اساس شاخص های تغذیه ای و کیفی یکی از بهترین پروتئین های طبیعت محسوب می شود لذا به عنوان یک جزء مهم در فرمولاسیون مکمل های غذایی کاربرد فراوانی یافته است.

 

به عنوان امولسیفایر، استابیلایزر و بهبود دهنده بافت در صنایع غذایی مختلف مانند صنایع لبنی ، صنایع گوشتی و انواع غذاهای فرایند شده و غیره کاربرد دارد.

 

 

از کاربردهای غیر غذایی این پروتئین می توان به استفاده از آن در ساخت پلاستیک‌ها، چسب‌ها، آهار زدن کاغذ و پارچه، تولید رنگ‌های داخلی قابل شستشو و پرداخت و جلای چرم اشاره نمود. رنگ ها ی بر پایه کازئین به سرعت خشک می شوند و حلالیت نسبتا خوبی دارند. چسب های بر پایه کازئین بیشتر برای صنایع چوب کاربرد یافته است .

 

کاربرد در صنعت غذایی

 

کاربرد های کازوئین در صنعت غذایی

 

 

 

کاربرد در صنعت غیر غذایی

 

 

مزایای کازئین

مزایای کازئین به عنوان نانو ذرات حامل دارو شامل قیمت ارزان، دسترسی آسان به منابع آن، پایداری زیاد و غیر سمی بودن آن است. بسیاری از خصوصیات ساختاری و فیزیکوشیمیایی کازئین ها استفاده از آنها به عنوان سیستم های دارورسانی را ممکن می کند. برخی از این خصوصیات عبارتند از توانایی اتصال به انواع یون ها و مولکول های مختلف، ویژگی های پایدارکنندگی و فعالیت سطحی استثنایی، خصوصیات خود آرایی و امولسیون سازی عالی و ظرفیت اتصال به آب و تولید ژل.

کازئین ها حساس به دما نبوده در حالیکه پروتئین های کروی آب پنیر در دمای بالاتر از ۷۰ درجه سانتیگراد دچار دناتوراسیون و تغییرات ساختاری اساسی می شوند. استحکام کششی زیاد فیلم های کازئین باعث جذابیت این پروتئین ها در استفاده به عنوان روکش قرص ها شده است. خصوصیت مهم دیگر کازئین ها اثر حفاظتی آن هاست که جهت حفاظت از محموله های حساس ضروری است. به عنوان مثال کازئین با توانایی جذب نور قوی به ویژه در محدوده طول موج ۲۰۰ تا ۳۰۰ نانومترمی تواند محموله خود را در برابر تابش بویژه در محدوده نور ماورائ بنفش حفاظت کند.

 

کاربردهای دیگر

ویژگی های ذکر شده کازئین را به عنوان یک کاندیدای مناسب جهت ساخت سیستم های دارورسانی مرسوم و نیز جدید تر مانند جامل های نانویی مطرح می کند. با این وجود از جمله محدودیت های کازئین ها نگران های مرتبط با ایمنی زایی و ایجاد آلرژی توسط آنهاست. باید توجه داشت که کازئین موجود در شیر پس از تجزیه در دستگاه گوارش به صورت اسید های آمینه جذب می شود، اما در مواردی مانند تزریق مستقیم وریدی این پروتئین ها پاسخ ایمنی بدن به آنها باید مورد توجه قرار گیرد.

 

در دندانپزشکی در محصولاتRemineralization دندان برای پایداری ACP و آزاد شدن آن بر روی سطوح دندان بکار برده می شود. از این پروتئین در صنایع دارویی به عنوان یک کاهش دهنده Bioavailability برخی از داروها کاربرد دارد.

Telegram Facebook WhatsApp +Google Twitter LinkedIn
منبع: راه گشا صنعت ارسال شده در ۳۱ شهریور ۱۳۹۶ سمینار،مقاله،پایان نامه, مطالب آموزشی
طراحی سایت

کلیه مطالب برای راه گشا محفوظ است و هرگونه کپی برداری بدون کسب اجازه از مدیران سایت پیگرد قانونی دارد.

طراحی و پیاده سازی توسط تیک4