Izolacja kazeiny i laktozy z mleka

Mleko to więcej niż tylko zimny napój - to także fascynujący koktajl chemiczny. Dwa ważne składniki mleka to białko o nazwie kazeina i cukier zwany laktozą. Wyodrębnianie tych składników jest popularnym eksperymentem na studiach licencjackich, ponieważ demonstruje niektóre metody stosowane przez chemików do ekstrakcji określonych związków z roślin i innych produktów naturalnych.

Wideo dnia

Chemia mleka

Zazwyczaj oleje, takie jak tłuszcz, nie rozpuszczają się w wodzie. Mleko zawiera jednak tłuszcz przechowywany w niezliczonych małych kuleczkach. Cząsteczki, takie jak fosfolipidy i niektóre białka znajdujące się w mleku, mają region hydrofilowy lub "podobny do wody" i region hydrofobowy lub "nielubiący wodę". Te tak zwane amfipatyczne cząsteczki otaczają globulki tłuszczu i pozwalają im mieszać się z wodą. Kuleczki są jednak mniej gęste niż woda, a jeśli zostawisz mleko, aby stać wystarczająco długo, wiele z nich wzniesie się na powierzchnię i stworzy warstwę kremu, którą możesz oderwać od góry.

Kazeina i laktoza

Laktoza to dwuskładnikowy pakiet zawierający dwa proste cukry; łatwo rozpuszcza się w wodzie. Jest jednak mniej rozpuszczalny w mieszaninie woda-etanol i można go krystalizować z roztworu tego rodzaju. Kazeina jest w rzeczywistości mieszaniną trzech białek, z których dwa słabo rozpuszczają się w wodzie. Podobnie jak kuleczki tłuszczu, białka te są stabilizowane przez trzecie rozpuszczalne w wodzie białko z ujemnie naładowanymi grupami fosforanowymi przyłączonymi do niektórych z jego aminokwasów. Jeśli pH mleka spadnie poniżej 4,6, grupy fosforanowe będą wychwytywały jony wodoru i tracą ładunek ujemny, a kazeina wytrąca się lub wypada z roztworu.

Kwas

Aby wyizolować kazeinę, można dodać kroplami kwas octowy do ciepłego mleka. Kazeina wytrąca się i można ją usunąć za pomocą szpatułki. Ważne jest, aby nie dodawać zbyt dużo kwasu, ponieważ jeśli pH spadnie zbyt nisko, podzielisz laktozę na glukozę i galaktozę. Po usunięciu kazeiny podgrzanie mieszaniny do jeszcze wyższej temperatury powoduje, że białka albuminy znajdujące się w mleku tracą swoją strukturę i osad.

Krystalizacja laktozy

Odwirowanie podgrzanego mleka zapewnia usunięcie całej albuminy. Wirówka jest stosunkowo prostym urządzeniem, które błyskawicznie kręci rury umieszczone w wirniku, wyrzucając ich zawartość na zewnątrz i osadzając gęsty osad z cieczy w mieszaninie. Następnie można dodać etanol i podgrzać mleko; wyższa temperatura spowoduje wytrącenie laktozy podczas wirowania mieszaniny, usuwając inne związki, które mogą zanieczyścić produkt laktozy.Pozostawienie otrzymanej mieszaniny do strącenia na kilka dni daje laktozowe kryształy cukru.