קזאין

קזאין הוא קבוצת חלבונים, המהווה את מקור החלבון העיקרי של הגבינה. עלותו הנמוכה של חומר הגלם מביאה לשימוש נרחב בו בתהליך הייצור של דבקים, חומרי קישור, ציפויי מגן, סוגי פלסטיק שונים, בדים, מצע לגידול חיידקים, אמצעי מניעה^[1], תוספי מזון (לאלו שאינם סובלים מאי-סבילות ללקטוז ואינם טבעונים) וחומרים רבים אחרים. בתהליך פירוק קזאין נוצר פפטיד קאזמורפין.

הקבוצה מחולקת לארבע תת-קבוצות: אלפא, בטא, גמא וקפא-קזאינים. שלושת הסוגים הראשונים של הקזאינים הם הידרופוביים, ואילו חלבוני הקפא-קזאין הם אמפיפטיים (מטענים שליליים רבים בקצה ה-N טרמינאלי של החלבון). ההתארגנות המרחבית של הקזאינים בחלב היא במיצלה כדורית - החלבונים ההידרופוביים נמצאים במרכז המיצלה, בעוד הקפא-קזאינים נמצאים על פני השטח של המיצלה, ומייצבים אותה מבחינה אנרגטית.

הקפא-קזאין מורכב מ-169 חומצות אמינו ועל ידי הסרה של החלק ה-106–169 שלו בעזרת אנזים הגבנה (מסו) נגרם חוסר יציבות אנרגטי שמוביל להגבנה וליצירת הקריש.

שיטה נוספת ליצירת קריש היא באמצעות חומצה של החלב, כך שהמטענים השליליים שעל השיירים ההידרופיליים ("אוהבי-מים") של הקפא-קזאין מנוטרלים על ידי הפרוטון החיובי. לאחר נטרול המטענים הופכות מולקולות הקזאין להידרופוביות, חלקן ההידרופילי שנוטרל, כבר אינו יוצר קשרי מימן עם מולקולות המים, ומולקולות הקזאין נערמות זו על גבי זו ליצירת קריש גבן. קיימות שתי שיטות מקובלות להחמצה. הראשונה נעשית בעזרת חיידקים, המפרישים חומצה לקטית לחלב. שיטה זאת מקובלת בגבינות טפטוף, כגון לבנה.

השיטה השנייה מתבססת על הוספה ישירה של חומצה (חומצות שמקובל להשתמש בהן הן חומצה לקטית, חומצה אצטית - חומץ וחומצה ציטרית-חומצת לימון). כך נעשה למשל בגבינות ריקוטה וקסו בלאנקו.

הקזאין הוא חלבון מלא^[2] המסוגל לספק לגוף את כל חומצות האמינו הדרושות לו, כולל שמונה חומצות האמינו שבני האדם אינם מסוגלים לייצר לבדם^[2]. אנשים העוסקים בפיתוח גוף צורכים קזאין כמקור חומצות אמינו המעוכל באיטיות. לעיתים קרובות מוסיפים קזאין למזונות שהם תחליפים למוצרי חלב, על מנת לשפר את המרקם שלהם, בייחוד במצבם המותך.

פירוק הקזאין על ידי הפרוטאז טריפסין משמש ליצירת טריפטון - תערובת פפטידים המשמשת במיקרוביולוגיה כמרכיב במצע לגידול חיידקים, להם הוא מספק חומצות אמינו, תרכובות חנקן וויטמינים.

95% מהקזאינים בחלב נמצאים כגופים קולואידים (מיצלות) 94% ממיצלות הקזאין מורכב מחלבוני הקזאין וה-6% הנותרים מכילים בעיקר קלציום פוספאט (CCP) עם כמות קטנה של מגנזיום וציטראט^[3].

התאוריה אשר נחשבת כמקובלת עד היום למיצלת הקזאין היא התאוריה של Holt בה הוצע כי מיצלת הקזאין היא רשת גמישה של קזאינים שבתוכה יש גרנולות של קלציום פוספאט, על גבי השטח שלה יש את הקצה הסי טרמינאלי של קפא קזאין שיוצר שכבה שעירה. זנב החלבון שבולט החוצה מאפשר קישור עם חלבונים אחרים בעזרת אינטראקציות חלשות (אינטראקציות הידרופובית, קשרים יונים, קשרים מימיניים ואינטראקציות אלקטרוסטטיות) כדי ליצר מטריצת חלבון הומוגנית. במחקרים מאוחרים העריכו שהמבנה הפנימי הוא בטווח 2-2.5nm, ועל פני השטח יש שכבת שיער שקוטרה 12nm^[4][3].

מדיה וקבצים בנושא קזאין בוויקישיתוף

• אבי סאייג, איך לייצר גבינה (ופלסטיק) מחלב?, במדור "ניסויי מדע בבית" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 2 ביוני 2014
• קזאין, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• קזאין, דף שער בספרייה הלאומית