Казеин является главным белком молока, его содержание колеблется от 2,3 до 2,9 %. Элементарный состав казеина (в %) следующий:

углерод - 53,1;

водород -7,1;

кислород - 22,6;

азот - 15,67;

сера - 0,8;

фосфор - 0,8.

Он содержит несколько фракций, отличающихся аминокислотным составом отношением к ионам кальция и сычужному ферменту. В молоке казеин находится в виде специфических частиц, или мицелл (от лат. micella - крошечка, крупица), представляющих собой сложные комплексы фракций казеина с коллоидным фосфатом кальция.

Фракционный состав. Казеин - комплекс четырех фракций: a_S1-, a_S2, b- и c. Фракции имеют молекулярную массу 19000-25000, различный аминокислотный состав, генетически изменчивые варианты (обозначаемые прописными буквами латинского алфавита А, В, С и т. д.), отличающиеся друг от друга заменой одного или двух аминокислотных остатков в полипептидной цепи.

Кроме того, в молоке содержатся производные, или фрагменты, главных фракций казеина, которые образуются в результате расщепления последних под действием протеолитических ферментов молока.

Все фракции казеина являются фосфопротеидами, т. е. содержат остатки фосфорной кислоты (органический фосфор), присоединенные к аминокислоте серину моноэфирной связью (О-Р).

OH

R]-CH-CH₂-O-P =O

OH

Содержание остатков фосфорной кислоты (серинфосфата) в полипептидных цепях белка определяет его чувствительность к ионам кальция. a_S2-казеин содержит одиннадцать остатков серинфосфата, а a_S1-казеин - восемь, b-казеин - пять и c- казеин - один. Следовательно, a_S- и b-казеины наиболее чувствительны к ионам кальция. В их присутствии они агре­гируют путем образования кальциевых мостиков и выпадают в осадок.

Физико-химические свойства. Полярные группы, находящиеся на поверхности и внутри казеиновых мицелл (NН₂, СООН, ОН и др.), связывают значительное количество воды - около 3.7 г на 1 г белка. Способность казеина связывать воду характеризует его гидрофильные свойства. Гидрофильные свойства казеина зависят от структуры, величины заряда белковой молекулы, рН среды, концентрации солей и других факторов. Они имеют большое практическое значение.

От гидрофильных свойств казеина зависит устойчивость казеиновых мицелл в молоке (связанная вода образует вокруг казеиновых мицелл защитную гидратную оболочку). Сильными гидрофильными свойствами обладают макропептиды и гликомакро-пептиды c-казеина казеиновых мицелл. Поэтому при их отщеплении под действием сычужного фермента (или высоких температур) нарушается гидратная оболочка и уменьшается стабильность казеиновых частиц.

В процессе высокотемпературной обработки молока происходит взаимодействие денатурированного b-лактоглобулина с казеиновыми мицеллами. Сывороточные белки молока обладают большей гидрофильностыо по сравнению с казеином, в результате чего повышаются его водоудерживаюшая способность и термоустойчивость. В свою очередь, гидрофильные свойства казеина влияют на способность кислотного и кислотно-сычужного сгустка удерживать и выделять влагу. Изменение гидрофильных свойств казеина необходимо учитывать при выборе режима пастеризации в процессе производства кисломолочных продуктов и молочных консервов.

От гидрофильных свойств казеина и продуктов его распада зависят водосвязывающая и влагоудерживающая способность сырной массы при созревании сыров, консистенция готового продукта Следовательно, гидрофильные свойства казеина не только определяют устойчивость белковых частиц в молоке при его обработке, но и влияют на ход некоторых технологических процессов.

Аминогруппы казеина обусловливают образование с кислотами растворимых соединений, что используют при кислотном методе определения в молоке массовой доли жира.

Карбоксильные группы казеина вступают в реакции с ионами металлов (Са²⁺, Мg²⁺, К⁺, Na⁺), образуя казеинаты.

В молоке казеин содержится в виде казеинатов кальция, соединенных с коллоидным фосфатом кальция.