I. Célkitűzés: Irodalmi áttekintés:{1} II/1. A tej összetétele{2}:

Átírás

1 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, 1. ábra: Szarvasmarha tőgymetszet (fotó: Horváth Zsolt) II/1. A tej összetétele{2}: 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 (joghurt, tejföl, kefir), és a sajtfélék. 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

2 jelentős az ionos formában jelenlévő is. A tej ásványi anyagait és a nyomelemek zömét takarmányozással nem lehet befolyásolni. A tej Ca 2+ 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 2. ábra: 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 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 β- laktoglobulin, 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 α- laktalbumin 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

3 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 3. ábra: triglicerid molekula enzimei az acetil-koenzim- A, és a malonil-koenzim-a. 3. oldal

4 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 ábra: Fuchs Tej Kft telephelye 5000 liter tejet ad az állomány. Kecskeállományuk (5. ábra) 300 darab fejős, ebből jelenleg 180 darab vemhes. Naponta kb 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

5 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: 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, a tejfehérjék 6. ábra: Centrifugált tej 7. ábra: Eflokád molekulaméreteinek összehasonlítására. Az általam választott tejek fehérjevizsgálatát a Gödöllői Haszonállat-génmegőrzési 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

6 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 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. 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. 8. ábra: A tej összetételének vizsgálatához általunk használt eszközök 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

7 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, majd beleöntöttük egy lombikba, ügyelve arra, hogy a lehető 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 alatt van) és visszamaradjon a tejzsír, amelyet már lemérhettünk analitikai mérleg segítségével. 10. ábra: A rázólombikban elkülönült 2 frakció (tehéntej) 11. ábra: A rázólombikban elkülönült 2 frakció (kecsketej) 12. ábra: Desztillálás 7. oldal

8 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

9 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

10 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, oldal {2}: {3}: {4}: {5}: 8. melléklet a /2010. (..) VM rendelethez, 37. melléklet a 152/2009. (XI. 12.) FVM rendelethez: A Magyar Élelmiszerkönyv /608 számú előírása a közvetlen emberi fogyasztásra szánt hőkezelt tej mintavételi és vizsgálati módszereiről {6}: oldal

11 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