I.
Célkitűzés:
A nyári szünet során egy az iskolám által szervezett táborban voltam, ahol reggelizés közben kémia tanárommal a tejekről beszélgettünk. Ez a téma felkeltette az érdeklődésemet. Édesapám és a tanár úr ajánlotta a dolgozat megírását, melyben szeretném különböző szempontok alapján megvizsgálni majd összehasonlítani a tehén-és kecsketejet.
II.
Irodalmi áttekintés:{1}
A tej a nőstény emlős állatok tejmirigyeinek (emlőinek) időszakosan kiválasztott váladéka, ami az utódok táplálására szolgál a születés utáni időszakban (1. ábra). A szarvasmarha, juh, kecske, bivaly, szamár, lókanca és teve teje emberi fogyasztásra alkalmas. A tej az emberek
számára
alapvető
élelmiszer.
Hőkezelés nélkül, ún. nyerstejként (folyadék formájában) is fogyasztható, de hőkezelve, vagy hőkezelés nélkül számos tejtermék alapanyaga, mint pl. savanyú tejtermékek 1. ábra: Szarvasmarha tőgymetszet
(joghurt, tejföl, kefir), és a sajtfélék .
(fotó: Horváth Zsolt)
II/1. A tej összetétele{2}: a) A tej ásványi anyagainak képződése: A tej összetevőinek aránya jelentősen függ attól, hogy milyen állattól származik. A tőgy érhálózata és a mirigyhámsejtek közötti sejtmembrán szelektivitásának köszönhető, hogy a vér egyes ásványi anyagait nagyobb mértékben átengedi, míg más anyagokat pedig visszatart, ezért van egyes anyagokból több, míg másból kevesebb a tejben. A vér és a tej ozmotikus nyomása megegyezik. A tej képződése folyamán azonban ritmikus nyomás különbség figyelhető meg, ezáltal lesz nagyobb a tej Ca, P tartalma, mint a véré, a visszamaradt vér pedig több Na-ot és Cl-t tartalmaz, mint a tej. A tejbe nagyobb %-ban átdiffundált anyagok egy része fehérjéhez (főleg kazeinhez) kötődik, ezáltal ozmózis nyomás szempontjából inaktiválódik, a másik részük pedig inaktív sóvá alakul. Az inaktív Ca mellett 1. oldal
jelentős az ionos formában jelenlévő is. A tej ásványi anyagait és a nyomelemek zömét takarmányozással nem lehet befolyásolni. A tej Ca2+ tartalma a kérődzőkben genetikai kód szerint szabályozott, vagyis környezeti hatásoktól többé-kevésbé független. b) A tejcukor képződése: A tejcukor (laktóz) glükózból és galaktózból áll (2. ábra). A tejcukor szintézisében szereplő glükóz a vércukorból származik. Mivel a szervezetben nincs galaktóz, ezért azt elő kell állítani, ez a tőgyben történik a vérben lévő glükóz molekulákból. Ezután megy végbe a glükóz és a β galaktóz enzimatikus összekapcsolása 1-4 β glikozidos kötéssel. A laktóz képzésében
legfontosabb
szerepe
az
uridintrifoszfát-koenzimnek van. A tőgy több glükózt vesz fel a vérből, mint amennyi a tejben van, a többlet tejcukrot a 2. ábra: laktóz (http://hu.wikipedia.org/wiki/Lakt%C3%B3z)
tőgy saját anyagcsere folyamatainak energia ellátására
fordítja.
A
tejcukor
a
legállandóbb része a tejnek, ezért mennyisége nem befolyásolható. A beteg állatok tejének cukor tartalma azonban nagymértékben lecsökken. c) A tejfehérje képződés {3}: A tejben található fehérjék közül a legjelentősebbek a kazeinek, és a savófehérjék, mint a βlaktoglobulin, és az α-laktalbumin. A savófehérjék közül az albuminok egyszerű, csak aminosavat tartalmazó fehérjék, míg a globulinok összetett, glikoproteidek, vagyis szénhidrátegységeket is tartalmaznak az aminosavakon kívül. A kazein foszfor tartalmú összetett, nem egységes tartalékfehérje. Megkülönböztetünk, α, β , γ stb. kazeinokat. Ezeknek aminosav szekvenciája összetétele, és ezért fizikokémiai tulajdonságai is eltérőek. Az αlaktalbumin felelős a laktózszintézisért. A tejben a felsoroltakon kívül még megfigyelhetők a vérben keletkező immunglobulinok (ellenanyagok) és más szérum fehérjék. A kazein és savófehérjék az emlőben keletkeznek, míg a antitestek, és a plazmafehérjék a vérből szűrődnek át. A különböző emlősfajok tejében a kazein és savófehérjék aránya eltérő. Attól függően, hogy melyik dominál, megkülönböztetünk kazein és albumin tejeket. A tej kazein tartalma változik a laktáció hónapja szerint is. Általában a kérődzők teje kazein tej. A tej
2. oldal
fehérjéinek
90%-át
alkotó
α-,
β-kazein
a
vér
szabad
savaiból
képződnek
a
mirigyhámsejtekben. A takarmány összetétele a tejfehérje képződését csak mennyiségileg befolyásolja, egyes frakciók aminosav összetételét nem. Az egyes frakciók szintézisének mennyisége hormonális szabályozás alatt áll. A kazein összetételét az állat egészségi állapota is befolyásolja. A kazein képzéséhez esszenciális a lizin, a metionin, a tirozin és a valin, ezeket a tőgy nem tudja előállítani, ezért a vérből kell felvenni ezeket. A fehérjeképzésben szereplő legfontosabb enzimek: az argináz, a transzaminázok, a glutaminsavdehidrogenáz, és a catepszin. A tejfehérjék szintézise a tejtermelés energia szükségletéből kb. 27%-ot vesz igénybe. d) A tejzsír képződése: A tejzsír legnagyobb része trigliceridből áll. A tejzsír triglicerideiben (3. ábra) egy glicerin kapcsolódik három zsírsavval. A tejzsír a vérben keringő előanyagokból szintetizálódik a tőgyben. Ez történhet úgy, hogy az alkotórészek újonnan képződnek a tőgyben, vagy pedig a vérlipid trigliceridjei építődnek át. A glicerin előanyagaként szerepet játszik a vérben lévő glükóz, a lipid átépítése során felszabaduló frakciók, és a májban előállított kész glicerin. A tej rövidszénláncú zsírsavainak előanyaga szinte 100%-ban a kérődzők bendőjében képződött és onnan felszívódott acetát és béta-hidroxivajsav. A takarmány változások és arányok hatással vannak a kérődzőkre. A kérődzők takarmányában feltétlenül szükség van bizonyos széna mennyisége ahhoz, hogy a tej normális zsírszintje fennmaradjon. A rost minősége is fontos, hiszen nagy rosttartalmú takarmányból kevesebb mennyiség szükséges ahhoz, hogy a kívánt tejzsírszint fennmaradjon, mint az alacsony rosttartalmú takarmányokból. A nyers rost mennyisége 18-20%-a kell legyen a szárazanyagnak, ez az optimális a tejelő tehén számára. A tej zsírját a kifejés mértéke is befolyásolja. A fejés elején 0,7%, míg a fejés végén akár 14% is lehet. Vagyis, ha nem fejik ki rendesen, akkor alacsonyabb lesz a tej zsírtartalma. A tejzsír több mint 160 féle zsírsavat tartalmaz. A rövid szénláncú zsírsavak főleg a kérődzők tejében fordulnak elő. A tej telítetlen
zsírsavai
a
tőgyben
képződnek. A zsírképzés legfontosabb enzimei az acetil-koenzim- A, és a
3. ábra: triglicerid molekula http://hu.wikipedia.org/wiki/Zs%C3%ADrok
malonil-koenzim-A. 3. oldal
III.
Kísérleti módszerek:
III./1 Kutatási helyszín bemutatása{4}: A vizsgálathoz szükséges tehén-és kecsketej mintát a valkói Fuchs Tej Kft-től szereztem be. A cég tulajdonosa Fuchs Imre őstermelő, aki készséggel állt rendelkezésemre a mintavétellel illetve a kérdéseimmel kapcsolatban. Tehén állományuk (4. ábra) jelenleg 150 darab fejős és 180 darab növendék üsző. A bikaborjakat nem hizlalják, pár hetes korban értékesítik. Az éves átlag tehénszám 180 db. Naponta kb. 4-
4. ábra: Fuchs Tej Kft telephelye
5000 liter tejet ad az állomány. Kecskeállományuk (5. ábra) 300 darab fejős, ebből jelenleg 180 darab vemhes. Naponta kb. 6-700 liter tejet adnak. Mindkét
állomány
fiatal,
egészséges.
Takarmányozásuk módja monodiéta, vagyis mindig ugyanazt a takarmányt kapják, ami a tehenek esetében kukorica szilázs és lucerna szenázs, illetve a leadott tej függvényében 5. ábra: A Fuchs Tej Kft. kecskeállománya
egyedileg meghatározott mennyiségű, állandó összetételű
tejelőabrak.
A
takarmányt
vásárolják, saját takarmánytermelő területük nincs. A takarmányok beltartalmi minőségét rendszeresen laboratóriumban vizsgáltatják. A kecskék esetében az alap tömegtakarmány a lucernaszéna és tejelőabrak. A kecskéket nem legeltetik. Vizsgálatom szempontjából fontos, hogy a tehenek és a kecskék is monodiétán vannak. A takarmány beltartalma ugyanis nagyban befolyásolja a tejfehérje, zsír, tejcukor, vitamin tartalmát. A Fuchs Kft. takarmányozásában lényegi különbség nincs, vagyis a mintaként vett tejek lényegében éves szinten takarmányozási szempontból reprezentatívnak tekinthetők. A tehenészetben különböző laktációs időszakú tehenek termelnek, egész évben fejhetők. Az általuk adott tejből vett minta beltartalmi mutatói laktációs szempontból állandónak 4. oldal
tekinthetők. A kecskék zömmel csak februártól szeptemberig fejhetők. A fejési időszak végén egyre több kecske lesz vemhes, kerül „szárazra” (tejet nem termel). Az általuk leadott tej mennyisége kevesebb lesz, viszont sűrűbb. A mintavétel január elején történt, ezért sűrűbb a kecsketej, mint az átlagosan megszokott. Ahhoz, hogy a kecsketej beltartalma laktációs szempontból is állandónak tekinthető legyen, legalább 2-3 havi ismételt mintavételre és ezeknek a mintáknak az egalizálására lenne szükség. Ettől a beltartalmi változástól azonban vizsgálatomkor el kellett tekintenem. A cég saját laborjában automata géppel vizsgálja a tejek tejzsír, fehérje és szárazanyag tartalmát. A vett mintákkal megcsinálták ezeket a vizsgálatokat, így az általam laborban elvégzett kísérleti eredmények mellett ez is egy összehasonlítható adatot szolgáltat. A cég közvetlenül a vásárlókhoz juttatja el termékeit, nagy hangsúlyt helyez a természetességre, a fő felvevő központja Budapest. Jelenleg tehén-és kecsketejet, tejfölt, sajtokat, túrókat, gomolyákat és joghurtokat árulnak, döntően saját kiskereskedelmi hálózatukon keresztül. A tehéntej eladási ára 200 Ft/liter körül, a kecsketejé pedig 460 Ft/liter körül alakul Tapasztalataik szerint a kecsketej vásárlása növekszik, a tehéntejé pedig csökken.
III./2 Tejfehérje vizsgálata: 6. ábra: Centrifugált tej
A tej nitrogén tartalmának pontos meghatározása a Kjeldahl-módszerrel lett volna lehetséges. Az ehhez szükséges anyagok, eszközök azonban sajnos nem álltak rendelkezésemre
(pl.
bórsavoldat,
nitrogénmentes
répacukor, üveggyöngyök, triptofán, fenacetin, stb.). Ezért a dolgozatomban a telepen műszeresen mért tejfehérje értékekre támaszkodtam, saját vizsgálataim helyett. Lehetőségem
nyílt
viszont,
molekulaméreteinek összehasonlítására. Gödöllői
Haszonállat-génmegőrzési
a
7. ábra: Eflokád
tejfehérjék
Az általam választott tejek fehérjevizsgálatát a Központban
tudtam
elvégezni.
A
vizsgálat
gélelektroforézissel (7. ábra) történt, amelynek lényege, hogy a töltéssel rendelkező molekulák elektromos térben, össztöltésüknek megfelelően, az ellentétes töltésű elektróda felé vándorolnak. A gélelektroforézist makromolekulák, elsősorban fehérjék vagy DNS molekulák 5. oldal
elválasztására használják. Először a gélt kellett elkészíteni, ez 0,45 gramm agarózból és 30 mililiter TBE-ből állt. A vegyületet fel kellett forralni, majd hagyni kihűlni ameddig kéz meleg állapotba nem kerül. Ezután lehetett kiönteni a kádba, ahol megszilárdulás után lett kész a gél. A tehén és a kecsketejből is 10-10 millilitert centrifugába helyeztem, 4600 RPM-es fordulatszámra beállítva. A centrifugálás azért lényeges, mert a tejben így elválik a tejzsír és a tej. A tejföl a minta tetején jelent meg. Érdekes, hogy a tehéntej 10 milliliteréből 1 ml zsír, míg a kecsketejből 2 ml zsír vált ki. Ezután következett az elektroforézis. A gélt és a négy fajta mintát (sima tehéntej, sima kecsketej, centrifugált tehén- és centrifugált kecsketej) belehelyeztem az eflokádba, majd 1,5 mikroliter bróm-fenolkék festékkel festettem meg a mintát. A mintákból egyenként 5 mikroliter mértem be a kísérlethez. Ezután ráhelyezem az elektromos áramot, majd 1 óra 5 percen keresztül hagyni kellett, hogy az áram hatására a fehérjék csíkokat képezzenek. A bróm-fenolkékkel azért festettem meg, hogy látható legyen, a fehérjék vándorlása a gélben.
Ezután a
mintákra komesszív festés került. A festék komesszív kéket, etanolt, ecetsavat és desztillált vizet tartalmazott. 8. ábra: A tej összetételének vizsgálatához általunk használt eszközök
A megfestett mintát rázógépbe tettem, hogy a festék tökéletesen fedje be azt. A megfestés után kimostam a festéket. A kimosó folyadék ecetsavból, desztillált vízből, és etanolból állt. Ezután már látszott a fehérjék futása. A pontos fehérjemennyiséget és alkotókat nem tudtam kimutatni, mert ehhez Marker-csíkra és ultracentrifugára lett volna szükség, azonban ezeket nem tudtuk beszerezni a kísérlet idejére.
9. ábra: Tejek szárazanyag tartalma
III./3 Szárazanyag tartalom meghatározása{5}: A vizsgálathoz a laboratóriumot a Döhler Hungária Kft. biztosította számomra. A kísérlet lényege az volt, hogy elpárologtassuk a vizet a tejből és visszamaradjon a szárazanyag, amit már meg lehet mérni (9. ábra). A tehén-és kecsketejből 5-5 gramm mintával, kétszer végeztük el a kísérletet. Ezeket főzőpohárban 102
-os szárítószekrénybe helyeztük 45 percig, majd
fedővel ellátva hagytuk kihűlni a mintát. A fedő akadályozta meg, hogy a minta a levegőből 6. oldal
vizet vagy más anyagot vegyen fel. Ezután pontosan visszamértük analitikai mérleg segítségével a megmaradt szárazanyagot.
III./4. Zsírtartalom meghatározása{5}: A
vizsgálati
helyszín
szintén a
Döhler
Hungária
Kft.
laboratóriuma volt. A meghatározás Röse-Gottlieb módszerként ismert, melynek elve a tej ammóniás és etil-alkoholos oldatának dietil-éterrel való szétválasztása, majd ezek után az oldószer ledesztillálása. Kimértünk mindkét tejből egyenként 11 grammot, 10. ábra: A rázólombikban elkülönült 2 frakció majd beleöntöttük egy lombikba, ügyelve arra, hogy a lehető (tehéntej)
legkisebb veszteséggel kerüljön át. Ezután hozzáöntöttünk 2 ml ammóniaoldatot
majd
10
ml
etil-alkoholt
és
alaposan
összekevertük az oldatot, majd hozzáadtunk 25 ml dietil-étert majd
25
ml
petrolétert.
Az
oldatot
óvatosan,
alaposan
összekevertük. Ekkor kevés ideig állni hagytuk, így kialakult egy jól látható fázishatár. A felső fázisban volt a zsír és a hozzáadott vegyszerek oldata, az alsó, vizes fázisban pedig a tej többi alkotója (10, 11. ábra). A vizes fázist eltávolítottuk, a megmaradó részt pedig desztilláltuk. Erre azért volt szükség, hogy a hozzáadott vegyszerek elpárologjanak (forráspontja mindegyiknek 100
11. ábra: A rázólombikban elkülönült 2 frakció (kecsketej)
alatt
van) és visszamaradjon a tejzsír, amelyet már lemérhettünk analitikai mérleg segítségével.
12. ábra: Desztillálás
7. oldal
IV. Eredmények: a) Fehérje tartalom: a/1)(telepen automata műszerrel mérve) Tehéntej
Kecsketej
3,31%
3,32%
a/2 Tejfehérje molekula méreteinek összehasonlítása (KÁTKI-ban elvégezve)
tt: teljes tehéntej tk: teljes kecsketej ft: zsírtalanított tehéntej fk: zsírtalanított kecsketej
tt
tt tk
tk ft ft fk fk
b) Szárazanyag tartalom:
Kecske
Tehén
Szárazanyag tartalom
0,79 g
0,65 g
Szárazanyag tartalom %-ban
15,8 %
13,1 %
8. oldal
C/1 Zsírtartalom: (kísérlet)
Kecske
Tehén
Zsírtartalom
0,56 g (11,02 g tejben)
0,35 g (11,0 g tejben)
Zsírtartalom %-ban
5,08 %
3,18 %
C/2) Telepen mért zsírtartalom
Kecske
Tehén
4,7
3,31
V. Következtetés: Mint,
ahogy
gyerekkorunk
óta
tudjuk:
,,
A
tej
élet,
erő,
egészség”
Ez igaz, de melyik tejet válasszuk? Erre a kérdésre nem lehet egyértelmű választ adni, mert mindenki saját ízlése szerint választ. Dolgozatommal a döntést tudományos vizsgálatokkal szeretném megkönnyíteni. Ezért hasonlítottam össze a tején-és a kecsketej beltartalmi mutatóit (fehérje, szárazanyag-és zsírtartalom). Vizsgálataimból kiderült, hogy -
a tejfehérjék mennyiségében nem volt jelentős eltérés, viszont a fehérje molekulák méretében igen. Ezek a kecsketejben nagyobbak. Az elektroforézis során látható sebességkülönbség a fehérjéből adódik, hiszen a teljes és zsírtalanított tejek futása között nem volt különbség. A nagyobb méretű tejfehérjék kevésbé késztetik a szervezetet ellenanyag termelésre, vagyis kevésbé allergének.
-
a kecsketej zsírtartalma jelentősen meghaladja a tehéntejét. Élettani szempontból ez azért fontos, mert a tejzsírban oldódnak
többek között az A és E vitaminok, a
rákellenes konjugált linolsavak illetve karotinoidok. Mindezek mellett a zsír az egyik legfontosabb energiaraktárunk. -
a szárazanyag tartalom magasabb a kecsketejben. Ennek oka – miután irodalmi adatok alapján tudható, hogy a kecsketej tejcukor tartalma általában alacsonyabb a tehéntejénél (ezt jelen esetben nem mértem) - elsősorban a fentiekből is látszó magas zsírtartalom, illetve vélhetően magasabb ásványi anyag tartalom. {6}
9. oldal
VI. Összegzés: Az eredmények azt mutatják, hogy élettani szempontból a kecsketej fogyasztása, mint ahogy ez általánosan elfogadott nézet, valóban előnyösebb a tehéntejénél, de mindenképpen elgondolkodtató a kb. 230%-kal magasabb ár. Adataim alapján az látható, hogy a több mint kétszeres árért cserébe nem kapunk kétszer több beltartalmi értéket. A vizsgálataim nem voltak teljesek, elsősorban a fehérje mennyiségének és azok összetételének meghatározása igényel további vizsgálatot. Pontosabb eredményeket kaphatnánk, akkor is, ha a kecskék állományának laktációs összetétele közel azonos lenne a tehenekével. Végül további vizsgálati lehetőség a tejcukor tartalom vizsgálata.
VII.Köszönetnyilvánítás: Köszönetemet fejezem ki: -
Horváth Zsoltnak, a Gödöllői Református Líceum kémia szakos tanárának, aki megjelölte számomra ezt az érdekes témát.
-
Dr. Liptói Krisztinának, a Gödöllői Haszonállat-génmegőrzési Központ tudományos főmunkatársának, aki a fehérje vizsgálatot lehetővé tette és segítséget nyújtott benne.
-
Döhler Hungária Kft.-nek és dolgozóinak, hogy a laboratóriumban levetővé tették a zsír-és szárazanyag tartalom meghatározását.
-
Fuchs Tej Kft.-nek a tejmintákért, tejvizsgálatért illetve telepük bemutatásáért.
VIII. Irodalomjegyzék {1}: dr.Molnár Andrea és dr. Molnár József: A sajtkészítés ABC-je, GAIA Kiadó, 1999, 78.84.oldal {2}: http://hu.wikipedia.org/wiki/Tej {3}: http://ansci.illinois.edu/static/ansc438/Milkcompsynth/milkcomp_protein.html {4}: http://www.fuchstej.hu/ {5}:
8. melléklet a…/2010. (… ..) VM rendelethez, 37. melléklet a 152/2009. (XI. 12.)
FVM rendelethez: A Magyar Élelmiszerkönyv 3-1-92/608 számú előírása a közvetlen emberi fogyasztásra szánt hőkezelt tej mintavételi és vizsgálati módszereiről {6}: http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0027_NAI6/ch01s02.html
10. oldal
IX. Tartalomjegyzék:
I.
Célkitűzés
1. oldal
II.
Irodalmi áttekintés
1. oldal
III.
Kísérleti módszerek III/1 Kutatási helyszín bemutatása
4. oldal
III/2 Tejfehérje vizsgálata
5. oldal
III/3 Szárazanyag tartalom
6. oldal
meghatározása III/4 Zsírtartalom meghatározása
7. oldal
IV.
Eredmények
8. oldal
V.
Következtetés
9. oldal
VI.
Összegzés
10. oldal
VII. Köszönetnyilvánítás
10. oldal
VIII. Irodalomjegyzék
10. oldal
11. oldal
