Was ist Milch? Milch ist eine Flüssigkeit, die von der Milchdrüse der Säuger abgegeben wird und die aus zahlreichen Stoffen zusammengesetzt ist, die in gelöster, kolloidaler oder grob dispers verteilter Form in der umschließenden Phase Wasser vorliegen. Milch ist das durch ein- oder mehrmaliges tägliches Melken gewonnene unveränderte Eutersekret von zur Milchgewinnung gehaltenen Kühen. (Milchverordnung 2)
Mittlere Zusammensetzung verschiedener Milcharten Herkunft Gehalt in % Wasser Fett Eiweiß Lactose Asche Mensch 87,6 3,8 1,0 7,0 0,2 Rind 86,9 4,2 3,4 4,8 0,7 Ziege 87,1 4,1 3,4 4,6 0,8 Schaf 81,6 7,1 5,8 4,6 0,9 Büffel 82,8 7,4 3,8 4,8 0,8 Stute 88,8 1,9 2,5 6,2 0,5 Rentier 67,3 18,1 10,5 1,5 2,6 Hund 74,9 12,9 7,9 3,1 1,2 Katze 82,4 4,8 7,0 4,8 1,0 Kaninchen 69,4 10,5 15,5 2,0 2,6
Beziehung zwischen Wachstumsgeschwindigkeit der Nachkommen und Eiweißgehalt der Milch Verdopplung des Geburtsgewichtes (in Tagen) Eiweißgehalt der Milch (in %) Mensch 180 1,0 Pferd 60 2,5 Kuh 47 3,4 Ziege 19 3,4 Schaf 18 5,8 Schwein 18 5,9 Hund 8 7,9 Katze 7 7,0 Ratte 5 12,0 Kaninchen 6 15,5
Beispiel zu Einfluß des Alters (Laktationsperioden) auf Milchleistung und Milchfettgehalt Milchmenge, 9000 8500 8000 7500 Milchmenge (kg) Milchfettgehalt (%) Milcheiweißgehalt % 4,2 4 3,8 3,6 3,4 3,2 Milchfett-, eiweiß, % 7000 Milchmenge (kg) Milchfettgehalt (%) Milcheiweißgehalt % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 7223 8135 8489 8543 8494 8363 8087 7888 7710 7360 7126 4,15 4,19 4,23 4,24 4,24 4,26 4,23 4,22 4,2 4,18 4,17 3,38 3,41 3,36 3,35 3,33 3,32 3,31 3,3 3,29 3,29 3,26 Anzahl Kühe 89548 64996 42271 28594 17023 10250 5127 2398 1117 514 426 3 Laktationsperiode Quelle: Landwirtschaftskammer Hannover 2001
Prozentualer Anteil der Milchinhaltsstoffe in Anlieferungsmilch (Kuhmilch, übliche Werte) 100% 80% 60% 40% 20% Mineralstoffe Laktose Eiweiß Fett Wasser 0% Unterer Normalbereich Oberer Normalbereich Mineralstoffe 0,7 1 Laktose 4,6 4,8 Eiweiß 3,4 3,5 Fett 4 4,3 Wasser 87,3 86,4
Prozentualer Anteil der Milchinhaltsstoffe in Anlieferungsmilch (Kuhmilch, übliche Werte) 5 4 3 2 Fett Eiweiß Laktose Mineralstoffe 1 0 Unterer Normalbereich Oberer Normalbereich
Milch Wasser 86,9 % Trockenmasse 13,1 % Fettfreie Trockenmasse 8,9 % Fett 4,2 % Eiweiß 3,4 % Lactose 4,8 % Mineralstoffe 0,7 % Mittlere Zusammensetzung von Kuhmilch
Gehalt an Inhaltsstoffen, ihre Schwankungsbreite und Teilchengröße in Milch Inhaltsstoff Gehalt (%) Schwankungsbreite (%) Teilchengröße (mm) absolut relativ Wasser 86,9 82-90 Fett 4,2 2,5-8,0 110 0,1 10 Eiweiß 3,4 2,5-6,0 80 0,005-0,1 Lactose 4,8 3,5-5,5 30 0,001 Mineralstoffe 0,7 0,5-1,0 30 0,0005
WASSER IN DER MILCH Lösungsmittel für Molkenproteine, Milchzucker, die meisten Mineralstoffe und die wasserlöslichen Vitamine Dispersionsmittel für Fett und Casein Hydratwasser ca. 3-4 % chemisch gebunden an Eiweiß oder an Lactosekristalle Reaktionsmittel für alle chemischen Reaktionen
LIPIDE IN DER MILCH Neutralfette: fettähnliche Stoffe: Phospholipide Isoprenoidlipide: Fettbegleitstoffe: Monoglyceride, Diglyceride, Triglyceride Glykolipide Wachse Sterine Steroidhormone Carotinoide freie Fettsäuren fettlösliche Vitamine fettlösliche Aromastoffe Lipoproteine Alkanole (Phosphatidylcholin, Phosphatidylethanolamin, Phosphatidylserin, Phosphatidylinosit, Sphingomyelin) (Cerebroside, Ganglioside)
Zusammensetzung der Milchlipide Bestandteil Anteil an den Gesamtlipiden (in %) Kuhmilch Humanmilch enthalten in Triglyceride 96-99 98 Fettkügelchen Diglyceride 0,3-1,6 0,7 Fettkügelchen Monoglyceride 0,02-0,10 Spuren Fettkügelchen Phospholipide 0,2-1,0 0,2 Kügelchenmembran und Milchserum Cerebroside 0,01-0,07 Kügelchenmembran Steroide 0,2-0,4 0,25 Fettkügelchen, Membran und Milchserum Freie Fettsäuren 0,1-0,4 0,4 Fettkügelchen und Milchserum
Einteilung der Haupt-Fettsäuren im Milchfett: nach der Kettenlänge: kurzkettig (C4 bis C8) mittelkettig (C10 bis C14) langkettig (C16 bis C18) anhand der Doppelbindung(en): gesättigt ungesättigt (einfach oder mehrfach unges.) nach der Anzahl der C-Atome: geradzahlig ungeradzahlig unverzweigt- oder verzweigtkettige Fettsäuren
Milchfettsynthese aus flüchtigen Fettsäuren, im wesentlichen Essigsäure und Buttersäure, die aus dem Abbau von Kohlehydraten im Pansen entstehen, aus Fettsäuren im Futterfett, die im Darm resorbiert werden und über das Blut in die Milchdrüse gelangen, aus Fettsäuren im Körperfett, die bei Energiemangel freigesetzt werden.
Fettsäuresynthese beim Wiederkäuer kurz- und mittelkettige Fettsäuren (bis C14): Synthese in den Alveolarzellen der Milchdrüse; vorwiegend aus Essigsäure, daneben auch Buttersäure, Ameisensäure und Propionsäure. langkettige Fettsäuren (> C16): stammen aus dem Futterfett oder aus dem Depotfett der Kuh Palmitinsäure (16:0): kann sowohl aus Essigsäure synthetisiert werden als auch aus dem Futterfett oder Depotfett stammen.
GESAMTEIWEISS REINEIWEISS NICHT-PROTEIN-N CASEIN MOLKENEIWEISS a s1 - Casein a - Lactalbumin Harnstoff (ca. 50 %) a s2 - Casein b - Lactoglobulin Ammoniak b - Casein Serumalbumin Harnsäure k - Casein Immunglobulin freie Aminosäuren Peptide Cholin Kreatin Phosphatide Übersicht über die Eiweißfraktionen in Kuhmilch
Gehalte an Casein und Molkeneiweiß in der Milch einiger verschiedener Spezies Gesamtprotein (in %) Casein (in %) Molkeneiweiß (in %) Verhältnis Casein : Molkeneiweiß Mensch 1,0 0,4 0,6 40 : 60 Pferd 2,5 1,3 1,2 50 : 50 Esel 2,0 1,0 1,0 50 : 50 Kuh 3,4 2,8 0,6 80 : 20 Ziege 3,2 2,6 0,6 80 : 20 Schaf 5,5 4,6 0,9 85 : 15 Büffel 3,8 3,2 0,6 85 : 15
Molekulargewicht Anzahl Aminosäuren pro Molekül CASEINE a s1 - Casein 23 619 199 a s2 - Casein 25 230 207 ß - Casein 23 983 209 k - Casein 19 007 169 MOLKENPROTEINE ß - Lactoglobulin 18 277 162 a - Lactalbumin 14 175 123 Serumalbumin 66 267 582 IgG 1 162 000 IgG 2 152 000 IgM 950 000 IgA 400 000
CASEINE Hauptproteinfraktion in Kuhmilch (80-90 %) milchspezifisch (Synthese in der Milchdrüse) liegen zu etwa 95 % kolloid-dispers verteilt vor (Mizellen) enthalten Phosphor (0,85 % im Gesamt-Casein) hoher Anteil an Prolin geringe Anteile an Schwefel hitzestabil durch Säure fällbar bei ph 4,6 durch Labenzym fällbar
Eigenschaften des Caseins: hitzestabil (Hitzefällung erst bei Temperaturen von etwa 160 bis 200 C, je nach Erhitzungsdauer) mit Alkohol fällbar bei erniedrigtem ph-wert (Nachweis ansaurer Milch) durch Säure fällbar bei einem ph-wert von 4,6 (isoelektrischer Punkt) durch Labenzym fällbar
Anteile der Caseinfraktionen am Gesamt- Casein der Kuhmilch Anteil am Gesamt-Casein (in %) a s1 - Casein 38 a s2 - Casein 10 b - Casein 36 k - Casein 13
Aufbau einer Casein-Mizelle
Anteile der Molkenproteinfraktionen am Gesamt-Molkenprotein der Kuhmilch b - Lactoglobulin 56 a - Lactalbumin 21 Serumalbumin 7 Immunglobulin 14 Anteil am Gesamt-Molkenprotein (in %)
MOLKENPROTEINE Eiweißfraktion, die nach der Säure- oder Labfällung der Caseine in der Molke in gelöster Form (molekulardispers) verbleibt Hauptkomponenten: Albumine Globuline auch Minorproteine enthalten (z.b. Lactoferrin oder PPF) enthalten keinen Phosphor hohe Gehalte an Cystin und Cystein sind gegenüber den Caseinen kompakter strukturiert (intramolekulare Disulfidbrücken) und dadurch hitzeempfindlicher
ALBUMINE wasserlöslich durch Hitze fällbar (ab Temp. von 80 100 C) hohe biologische Wertigkeit hoher Tryptophangehalt in a-lactalbumin (ca. 7 %) GLOBULINE in Wasser löslich (gewisser Salzgehalt notwendig) typisches Kolostraleiweiß, seine Fraktionen gelten als Immunproteine, die dem neugeborenen Tier eine Immunität gegenüber Infektionen verleihen. durch Hitze fällbar (bei 70-75 C)
IMMUNGLOBULINE ca. 14 % der Molkenproteine hitzeempfindlichste Fraktion in boviner Milch 4 Ig-Klassen nachgewiesen (IgG, IgA, IgM, IgE) mengenmäßig bedeutendste Klasse = IgG (ca. 80 90 % der Gesamt-Ig zwei Unterklassen: IgG 1 und IgG 2 IgG 1 = Hauptanteil in Milch, wird selektiv aus dem Blut übernommen, dabei Konzentrationserhöhung
Immunglobuline in kolostraler und reifer boviner Milch Fraktion Gehalt an Immunglobulinen in Kolostrum (g/liter) reifer Milch (g/liter) IgA 3,9 0,14 IgG 1 47,6 0,60 IgG 2 2,9 0,02 IgM 4,2 0,05
Eiweißgehalt der Kolostralmilch im Vergleich zur normalen Milch Zeit nach dem Kalben Gehalt (in %) Gesamt-N x 6,38 Casein Albumin und Globulin unmittelbar 23,1 5,6 16,9 12 Stunden 13,7 4,5 9,0 24 Stunden 7,1 4,2 2,6 60 Stunden 4,9 3,6 1,1 4 Tage 4,3 3,3 0,9 5 Tage 3,9 3,1 0,7 6 Tage 3,6 2,8 0,8 normale Milch 3,4 2,8 0,6
LACTOFERRIN Eisenbindendes, proteolytisch stabiles Glykoprotein wird von der Milchdrüse synthetisiert trägt beim gestillten Säugling zum besseren Eisen-Status bei (bovines Lactoferrin wird dagegen vom humanen Lactoferrin- Rezeptor nicht gebunden) enthält 2 Bindungsstellen für Eisen (Fe 3+ ) je Peptidkette das Molekül ist aber nur zu 8-30 % mit Fe gesättigt Konzentrationen in Milch sind artenspezifisch unterschiedlich; im Kolostrum jeweils am höchsten; Mittlere Konz.: Humanmilch: 1,5 g /l Kuhmilch: 0,1 g/l
Mittlere Zusammensetzung der NPN-Fraktion der Kuhmilch Bestandteil Anteil am NPN in % Harnstoff 50 freie Aminosäuren 10-20 Creatin 4 Harnsäure 3 Peptide, Cholin 9 N-haltige Kohlenhydrate 6 organische Säuren 8 Phospholipide 3
Mittlere Gehalte an Lactose und Asche in der Milch einiger Spezies Spezies Lactosegehalt (in %) Aschegehalt (in %) Mensch 7,0 0,2 Kuh 4,8 0,7 Ziege 4,6 0,8 Kamel 3,3 0,7 Esel 6,1 0,5 Rentier 1,5 2,6