شیر ترکیبی کلوئیدی و بسیار پیچیده است که عمده ترکیبات آن را آب، چربی، پروتئین‌ها، لاکتوز، ویتامینها و مواد معدنی تشکیل می‌دهند. شیر همچنین حاوی مقادیر جزئی از مواد دیگر مانند رنگدانه‌ها، آنزیم‌ها، فسفولیپیدها و گازها میباشد. مجموع ترکیبات موجود در شیر گاو در جدول 1 ذکر شده است.
جدول 1- مقدار اجزای اصلی در ترکیب شیر گاو
پروتئین
پروتئین ها از مهمترین ترکیبات شیر محسوب می‌شوند و نقش مهمی در تولید فراو
ردههای شیری ایفا می‌کنند. اثرات تغذیه‌ای، فیزیولوژیکی و کارکردی پروتئین‌ها از جمله مواردی است، که می‌توان به آنها اشاره کرد. ازجمله خصوصیات کارکردی پروتئین ها شامل پایداری حرارتی در مورد محصولاتی که نیاز به فرایند حرارتی دارند، تشکیل ژل، به ویژه در مورد محصولاتی نظیر پنیر و فراورده های تخمیری ، خصوصیات رئولوژیک، فعالیت سطحی و جذب آب می باشد. محققان از سال 1830 دریافتند شیر دارای دو نوع پروتئین است که با کاهش pH تا حدود 4/6 از هم جدا می شوند. پروتئینی که در این pH نامحلول است ، کازئین نامیده می شود، که 78% نیتروژن شیر را تشکیل می دهد.پ روتئینهای محلول تحت عنوان پروتئین آب پنیر یا پروتئین سرم نامیده می شوند. کازئین ها وβ - لاکتاگلوبولین و α- لاکتاآلبومین در غدد پستانی سنتز می شوند در حالیکه سایر پروتئین های آب پنیر از خون نشأت گرفته اند. درجدول زیر انواع پروتئین های شیر نشان داده شده است.
پروتئین شیر و خصوصیات مربوط به هریک از آنها
در حدود 70 سال پیش اصطلاح کازئین به عنوان پروتئینی که در pH معادل 4/6 رسوب می کند، پذیرفته شد ، به دنبال آن تلاشهای زیادی برای درک ساختار میسل کازئین صورت گرفت. در ابتدا تصور می شد کازئین دارای ساختار همسانی است ، اما مطالعات بعدی نشان داد ، کازئین متشکل از چهار بخش α s1، αs2، β و κ- کازئین می باشد که به ترتیب 38%،10%،36% و15% کل کازئین را تشکیل می دهند.
خصوصیات کازئین متفاوت از سایر پروتئین های کروی است. کازئین فسفوپروتئینی با ساختار متخلخل ، دارای مقادیر زیادی پرولین و دارای خاصیت هیدروفوبیک می باشد. کازئین دارای بار الکتریکی نسبتا بالایی است که این امر به سبب حضور گروههای فسفات باند شده به سرین است. α و β و κ – کازئین بخش های مهم کازئین را تشکیل می دهند.
مدل Walstra
لاکتوز
مهم ترین کربوهیدرات شیر لاکتوز است که از شیرینی کمی برخوردار است و متشکل از دو منو ساکارید D-گلوکز و D-گالاکتوز است و حدود? 4/8 تا 5/2 درصد شیر را تشکیل می دهد. بر خلاف چربی رژیم غذایی دام تأثیر چندانی بر میزان لاکتوز موجود در شیر ندارد. علاوه بر لاکتوز کربوهیدراتهای دیگر نظیر گالاکتوز (1mg/ml) ، گلوکز ( 1mg/ml) و الیگوساکارید ها (0.1mg/ml ) نیز در شیر وجود دارند. شیر گاو حاوی مقادیر کمی از الیگوساکارید ها می باشد. در مقابل شیر انسان محتوی انواع مختلفی از الیگوساکاریدهاست که میزان کل آن معادل 100 /l 1/2 gمیباشد. گلوکز از طریق رژیم غذایی دام وارد شکمبه می شود در آنجا تخمیر می شود و به اسید های چرب فرار نظیر اسید بوتیریک،پروپیونیک واستیک تبدیل می شود،حدود 45 تا 60 درصد گلوکز خون از طریق پروپیونات و اسید های آمینه گلوکونیک (آلانین ، آسپارتات، آسپاراژین، گلیسین، ایزولوسین، متیونین، فنیل آلانین، سرین، ترئونین، تیروزین و والین ) درکبد طی فرایندی تحت عنوان Gluconeogenesis سنتز می شود وبه خون منتقل می شود ، گلوکز از خون وارد سلولهای ترشحی بافتهای پستانی می شود و در اثر ایزومریزه شدن گلوکز و تبدیل آن به گالاکتوز وپیوستن این دو ترکیب به یکدیگر 90% لاکتوز تولید می شود. در نشخوارکنندگان از سنتز اسیدهای چرب آزاد نیز این قند ساخته می شود، که نسبت چنین قندی حدود 10% کل لاکتوز سنتز شده را شامل می شود. آنزیم گالاکتوزیل ترنسفراز و پروتئین α-لاکتاآلبومین در سنتز لاکتوز نقش مهمی ایفا می کنند.
ساختار لاکتوز که از دو منوساکارید گلوکز و گالاکتوز تشکیل شده است.
سنتز گلوکز در کبد(Gluconeogenesis)
چربی
چربی شیر از پیچیده ترین چربی های غذایی بوده و دارای خواص تغذیه ای و فیزیکی منحصر به فردی است. در واقع چربی شیر، تنها چربی حیوانی است که در طبیعت به عنوان یک ماده غذایی در نظر گرفته شده است. چربی شیر یک امولسیون روغن در آب را تشکیل می دهد. مقدار چربی شیر بین %2.5 تا 5.5% متغیر است. این می
زان به عوامل مختلفی مثل نژاد و گونة دام، مرحله شیردهی، تغییرات فصلی، جیره غذایی، بیماری ورم پستان و فواصل شیردوشی وابسته است. کمترین درصد چربی شیر مربوط به نژاد هلشتاین(3.4%) و بیشترین درصد آن مربوط به نژاد جرسی (5.3%) می باشد. درصد چربی در اواخر دورة شیردهی بیش از اوایل آن است. باتوجه به تغییرات جیرة غذایی، در صد چربی در زمستان نسبت به تابستان افزایش می یابد. تری گلیسریدها (تری آسیل گلیسرول) بیشترین میزان (حدود 98%) ترکیبات چربی شیر را شامل شده و از اسیدهای چرب و گلیسرول تشکیل یافته اند. تاکنون بیش از 400 نوع اسید چرب مختلف در آن شناسایی شده است. این اسید های چرب دارای 4 تا 24 اتم کربن و صفر تا شش باند دوگانه می باشند.
99 % چربی شیر در داخل گویچه هایی به قطر 0.1 تا 15 یا 20 میکرو متر قرار دارد. اطراف گویچه های چربی را غشایی به قطر 10 تا 20 نانومتر احاطه کرده که به طور عمده از پروتئین هایی مانند بوتیروفیلین، آدیپوفیلین و آنزیم گزانتین اکسیداز و لیپید هایی مانند فسفولیپید ها، اسفنگو لیپیدها و گلایکو لیپیدها تشکیل یافته است. در بخش های مرکزی گویچه، لیپیدهای غیر قطبی مانند تری گلیسریدها به همراه ترکیباتی مانند استرول ها و ویتامین آ قرار دارند. گویچه های چربی شیر دارای بار منفی هستند و پتانسیل زتای آن ها در شیر تازه 12- میلی ولت است.
مقادیر نسبی ترکیبات اصلی چربی شیر
مقادیر نسبی اسیدهای چرب مهم شیر
ویژگی های فیزیکی چربی شیر
ویتامین ها و مواد معدنی
شیر حاوی انواعی از ویتامین های با ارزش است و تقریبا می تواند تمام ویتامین های مورد نیاز بدن را تأمین کند. انواعی از ویتامین های محلول در چربی نظیر ویتامین A ، D، K، E در شیر موجود است. ویتامین E (توکوفرول) در مقادیر کم در شیر وجود دارد و به عنوان آنتی اکسیدان مهم طبیعی شیر محسوب می شود، به علاوه میزان فعالیت ویتامینهای E ،D شیر بر اساس تغذیه و فصل تا حدودی متغیر است. ویتامین D در جذب فسفر و کلسیم موثر است. به علاوه ویتامینهای محلول در آب نظیر ویتامین های B1، B2، B6، B12 ، نیاسین و پانتوتنیک اسید نیز در شیر وجود دارند.
شیر منبع با ارزشی از 22 ماده معدنی مورد نیاز انسان است، که به سه گروه تعلق دارند:
سدیم، پتاسیم ، کلرید: این یونهای آزاد که با لاکتوز نسبت عکس دارد و در حفظ تعادل اسمزی بین شیر و خون موثر هستند.
کلسیم ، منیزیم ، فسفر غیرآلی و سیترات این گروه از مواد معدنی در میسل کازئین حضور دارند.
نمکهای دی سولفیدی کلسیم ، منیزیم ، سیترات و فسفات این نمکها وابسته به pH می باشند.
کلسیم وفسفر مواد معدنی اصلی شیر محسوب می شوند، از قابلیت هضم مطلوبی برخوردارند، در رشد وتکامل استخوانهای بدن موثرند و به صورت کمپلکس با میسلهای کازئین وجود دارند. از آنجائیکه کلسیم از خون نشأت گرفته بنابراین تغییر غلظت کلسیم شیر از طریق رژیم غذایی دام امری مشکل است.
آهن در مقادیر کم در شیر وجود دارد و به صورت کمپلکس با لاکتوفرین ، ترنسفرین، گزانتین اکسیداز و کازئین می باشد.
روی در شیر اغلب به کازئین باند شده و در مواردی نیز به صورت کمپلکس با لاکتوفرین وجود دارد.
مس نیز به کازئین ، لاکتوفرین ، β – لاکتاگلوبولین باند شده و مقادیری از آن نیز به پروتئینهای غشایی چربی شیر متصل شده است. منگنز نیز در اتصال با پروتئینهای غشایی چربی شیر است.
کبالت به عنوان جزء اساسی در تشکیل ویتامین 12 B نقش دارد.
مولیبدن در اتصال با گزانتین اکسیداز است ،که در سطح داخلی غشاء چربی شیر حضور دارد .مجموع مواد معدنی شامل آهن ، مس ، روی، منگنز ، منیزیم ، مولیبدن غالبا به عنوان کوفاکتور آنزیمهای مختلف عمل می کنند.
ویتامینها و مواد معدنی شیر
