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Konjugierte Proteine

Die Micellenbildung des Caseins

Der Hauptanteil des Caseins kommt in Form kolloidaler Partikel vor, die als Casein-Micellen bezeichnet werden. In dieser Form werden große Mengen Calcium-Phosphat festgelegt, die für das Wachstum junger Säugetiere notwendig sind. Neben Casein und Calcium-Phosphat enthalten die Micellen auch Citrat, einige Ionen, Lipasen und Plasmin-Enzyme. Micellen haben vermutlich keine strikt definierte Submicellenstruktur, das "Casein-Submicellen-Modell" wird aber noch immer diskutiert.

Abb.1
Das Submicellenmodell

Nach dieser Vorstellung sind jeweils 10 bis 100 Submicellen in Form kleiner Aggregate organisiert. Submicellen haben ein hydrophobes Zentrum und sind mit einer hydrophilen Oberfläche ummantelt, die bei einigen Submicellen von den hydrophilen Anteilen des κ-Caseins (CMP oder Caseino-Makropeptid) gebildet ist. Die Submicellen, die κ-Casein enthalten, sind eher an der Oberfläche des Aggregates zu finden. Kolloidales Calcium-Phosphat hält diese Mizellen quasi als eine Art Kittsubstanz zusammen, die Bindung kann kovalent oder elektrostatisch erfolgen.

Die Casein-Micellen sind relativ stabile Strukturen. Dennoch lässt sich die Aggregation von Casein induzieren:

  1. Durch Chymosin oder andere proteolytische Enzyme, die in der Käseindustrie verwendet werden. Chymosin spaltet die Phe105-Met106 Peptidbindung. Das lösliche Spaltprodukt CMP diffundiert ab, das hydrophobe p-Casein bleibt in der Mizelle. Durch die erhöhte hydrophobe Interaktion (neben anderen Faktoren) wird die Aggregation der Mizellen verstärkt.
  2. Durch Säure-Koagulation. Eine Ansäuerung der Umgebung erhöht die Löslichkeit von organischem Calcium und Phosphat, die Micellen desintegrieren und Casein fällt aus.
  3. Durch Hitze. Bei Temperaturen oberhalb des Siedepunktes aggregieren auch Micellen irreversibel. Bei diesem Vorgang werden organische Säuren freigesetzt, Tricalcium-Phosphat und Calcium-Phosphate fallen aus.
  4. Durch eine alterungsbedingte Gelbildung. Bei längerer Aufbewahrung von Milch kommt es zur drastischen Erhöhung der Viskosität (Dickmilch-Bildung!). Hierbei aggregieren die Micellen irreversibel zu langen Ketten, die ein dreidimensionales Netzwerk bilden. Der Grund für die Gelbildung ist noch nicht komplett bekannt, vermutlich ist aber eine enzymatische Degradation von Casein beteiligt.
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