Επιστήμη Υλικών ΙΙ (Ε)

Κάθε πρωτεΐνη συμπεριφέρεται σαν αμφοτερικό μόριο, όπως ακριβώς και τα ίδια τα αμινοξέα που την απαρτίζουν. Δηλαδή διαθέτουν μια ομάδα που συμπεριφέρεται σαν βάση (αμινομάδα) και μια που συμπεριφέρεται σαν οξύ (καρβοξυλική ομάδα). Συνεπώς, και εδώ όπως και στα αμινοξέα, υπάρχει η έννοια του ισοηλεκτρικού σημείου, στο οποίο και οι δυο ομάδες είναι φορτισμένες. Σε όξινο διάλυμα (pH μικρότερο του ισοηλεκτρικού σημείου), είναι φορτισμένες μόνο οι αμινομάδες (ΝΗ₃⁺), ενώ σε αλκαλικό (pH μεγαλύτερο του ισοηλεκτρικού σημείου), είναι φορτισμένες μόνο οι καρβοξυλικές ομάδες (COO^-). Στην όξινη και αλκαλική μορφή όλο το μόριο φέρει ένα μόνο είδος φορτίου (θετικό, ή αρνητικό αντίστοιχα). Αποτέλεσμα: ασκείται μια σημαντική ηλεκτροστατική άπωση μεταξύ των μορίων.

Η καζεΐνη είναι μια πρωτεΐνη που απαντάται στο γάλα και από χημικής πλευράς είναι μια φωσφοπρωτεΐνη (δηλαδή υπάρχουν συνδεδεμένες φωσφορικές ομάδες). Τα μικκυλιακά συσσωματώματα της καζεΐνης είναι αρνητικά φορτισμένα και συνεπώς απωθούνται. Ως συνέπεια, το γάλα, αν και ετερογενές υδατικό μίγμα, δεν καταβυθίζεται (δηλαδή είναι ένα σταθερό γαλάκτωμα).  Όταν προστεθεί στο γάλα μια ποσότητα οξέος οι φωσφορικές ομάδες αποκτούν την όξινη (πρωτονιωμένη) μορφή τους και εξαφανίζεται η άπωση μεταξύ των συσσωματωμάτων (μικκυλίων) της πρωτεΐνης με αποτέλεσμα την καθίζησή της και τον αποχωρισμό της από τον ορό του γάλακτος.

Στο εργαστήριο, οι σπουδαστές θα χρησιμοποιήσουν σε πειραματικό επίπεδο  τις παραπάνω έννοιες με σκοπό την απομόνωση της καζεΐνης από δείγματα γάλακτος.

Στόχοι Ενότητας

Στο τέλος της ενότητας, οι σπουδαστές θα πρέπει να είναι σε θέση να εκτιμούν την τη σύσταση και τις ιδιότητες καζεϊνούχων πρωτεϊνικών υλικών, να προβλέπουν τη συμπεριφορά τους σε συσχέτιση με τις οξεοβασικές συνθήκες του περιβάλλοντός τους. Θα πρέπει τέλος, να μπορούν να χρησιμοποιούν τις βασικές τεχνικές για την απομόνωση της καζεΐνης από την πρώτη ύλη (γάλα).

Λέξεις Κλειδιά

Πρωτεΐνες, Αμινοξέα, Καζεΐνη, Καζεϊνικό ασβέστιο, Ισοηλεκτρικό σημείο, Φωσφοπρωτεΐνη, Κροκίδωση, Τεστ νινυδρίνης, ξανθοπρωτεϊνική αντίδραση, τεστ διουρίας (biuret)