Topic #10. Proteins Part 1: Curds and Whey
October 28, 2024
The total protein content in mature milk is about 1% (0.8-1.2 grams/100 mL). Human milk contains the lowest amount of protein of all mammalian milk. (In contrast, cow’s milk contains much more protein: 3.2-3.5%)
What is a protein?
Proteins are made up of amino acids which are connected into long chains and folded together. Human milk contains more than 400 different proteins that perform numerous functions. (1) They:
Provide all of the essential amino acids required for infant growth and development
Provide protection against infection
Function as carriers for hormones
Function as carriers for vitamins
Provide enzymatic activity
Provide other biological activities
Little Miss Muffet
Recall the nursery rhyme: Little Miss Muffet, sat on her tuffet, eating her curds and whey. Along came a spider, and sat down beside her, and frightened Miss Muffet away.
Little Miss Muffet helps us remember that human milk protein is made up several forms:
Casein
Whey
Mucins -- we will talk about mucins in the lipid section
According to Lawrence, “When clotted milk stands, the clot contracts, leaving a clear fluid called whey, which contains water, electrolytes and proteins.” Whey contains numerous items that we will discuss later in this post. Casein, the clot or curd, has a mainly nutritive function, providing minerals and essential amino acids. (2)
KEY POINT The whey-to-casein ratio in human milk varies according to the stage of lactation:
Colostrum 90:10
Mature human milk 60:40
Late lactation 50:50
The whey-to-casein ratio in cow-milk based infant formula is constant at 20:80. (Infant formula has whey added to it to try to get that ratio to be close to human milk)
Whey is much easier to digest than casein. Human milk (which has more whey than casein) has a gastric-emptying time of about 48 minutes, compared to 76 minutes for infant formula (which has more casein than whey).
The whey-to-casein ratio affects the color of milk. Bovine (cow) milk is white because it contains so much casein. The phosphoproteins found in casein bind calcium giving the milk its cloudy, white color. (White occurs when all of the wavelengths are reflected, black occurs when all of the wavelengths are absorbed.) Human milk has much more whey, so not all wavelengths are reflected, and can sometimes have a bluish tinge.
ALLI
The proteins in whey are a big deal. Remember the four main components of whey by using the mnemonic, ALLI: alpha-lactalbumin, lactoferrin, lysozyme, immunoglobulins. (1,3)
Alpha-lactalbumin
Alpha-lactalbumin is the major whey protein. It:
Combines with an enzyme to form lactose synthase. Lactose synthase converts glucose and galactose into lactose, the predominant carbohydrate in human milk. Lactose creates an osmotic force that draws water into the mammary gland.
Is made up of 123 amino acids, so serves as a source of amino acids
Is high in brain-chained amino acids like leucine which is important in muscle protein synthesis.
Forms a complex with oleic acid in the infant gut called HAMLET (human alpha-lactalbumin made lethal to tumors) that induces tumor and bacterial death. HAMLET is active against at least 40 tumors.
Is a source of bioactive peptides that may help protect against infections.
How does cow’s milk compare?
The primary whey fraction in cow’s milk is a protein called beta-lactoglobulin. Cow’s milk contains some alpha-lactalbumin but in a smaller amount. Beta-lactoglobulin is considered to be a milk allergen
Lactoferrin
Lactoferrin is the second most abundant protein in human milk. It:
Is an iron-binding protein. By binding iron, it keeps iron away from bacteria in the gut that need iron for growth
Prevents infection: example – it inhibits the adhesion of bacteria (like E. Coli) to cells and helps prevent diarrheal disease
Is an essential growth factor for B-lymphocytes and T-lymphocytes
Has anti-inflammatory and antioxidant properties
Has beneficial properties for infants, especially for premature infants
How does cow’s milk compare?
Lactoferrin does appear in bovine milk but in lower concentrations.
Lysozyme
Lysozyme is an enzyme found in high concentrations in human milk.
“Human milk contains about 400 ug/ml of lysozyme, which is approximately 3,000 times more than the amount of lysozyme in bovine (cow) milk.” (1)
Lysozyme works by attacking walls of pathogens without triggering inflammation
Concentrations stay relatively stable over the course of lactation but it is important to know that its activity increases somewhat as lactation progresses, starting when the infant is about 6 months old
How does cow’s milk compare?
Lysozyme is found in low concentrations in cow’s milk.
Immunoglobulins
Immunoglobulins are antibodies. Antibodies transfer from the breastfeeding mother to the infant through the milk and provide protection to the infant’s immature immune system.
Immunoglobulins present in human milk include A, D, E, G, and M but the major immunoglobulin in human milk is a type of IgA called secretory IgA. This coats mucosal surfaces – like in the gut – and prevents dangerous pathogens from attaching to the mucosa and penetrating the cell and getting into the baby’s system. Much more on secretory IgA later.
How does cow’s milk compare?
Infant formulas are cow’s milk based. Infant formulas contain no immunoglobulins.
References
Core Curriculum for Interdisciplinary Lactation Care. Edited by Suzanne Hetzel Campbell, Judith Lauwers, Rebecca Mannel, and Becky Spencer. LEAARC (Lactation Education Accreditation and Approval Review Committee). Jones & Bartlett Learning. 2019
Lawrence RA, Lawrence RM. Breastfeeding: A Guide for the Medical Profession, 7th edition. Mosby, Elsevier. 2011
Core Curriculum for Lactation Consultant Practice, 3rd edition. Edited by Rebecca Mannel, Patricia J. Martens, and Marsha Walker. Chapter 21: Biochemistry of Human Milk by Linda J. Smith. Pages 355-369. Jones & Bartlett Learning. 2013
Tema #10. Proteínas Parte 1: Cuajada y Suero de Leche
El contenido total de proteínas en la leche madura es aproximadamente del 1% (0,8-1,2 gramos/100 ml). La leche humana contiene la menor cantidad de proteínas de todas las leches de mamíferos. (En cambio, la leche de vaca contiene mucha más proteína: 3,2-3,5%.)
¿Qué es una proteína?
Las proteínas están formadas por aminoácidos que están conectados en largas cadenas y plegados entre sí. La leche humana contiene más de 400 proteínas diferentes que realizan numerosas funciones. (1) Ellos:
Proporciona todos los aminoácidos esenciales necesarios para el crecimiento y desarrollo infantil.
Proporcionar protección contra infecciones.
Funcionan como transportadores de hormonas.
Funcionan como portadores de vitaminas.
Proporcionar actividad enzimática.
Proporcionar otras actividades biológicas.
La pequeña señorita Muffet
Recuerda la rima infantil: La pequeña Miss Muffet, sentada en un taburete, comía su cuajada y su suero. Llegó una araña, se sentó a su lado y asustó a la señorita Muffet.
Little Miss Muffet nos ayuda a recordar el primer hecho importante, que es que está compuesta por dos tipos diferentes de proteínas: la caseína y el suero y las mucins.
Según Lawrence, "cuando la leche coagulada se asienta, el coágulo se contrae, dejando un líquido claro llamado suero, que contiene agua, electrolitos y proteínas". La caseína, el coágulo o cuajada, tiene una función principalmente nutritiva, aportando minerales y aminoácidos esenciales. (2)
El suero es mucho más fácil de digerir que la caseína. La leche humana tiene un tiempo de vaciado gástrico de unos 48 minutos, comparado con los 76 minutos de la fórmula infantil.
Punto Clave La proporción entre suero y caseína en la leche humana varía según la etapa de lactancia: (2)
Calostro 90:10
Leche humana madura 60:40
Lactancia prolongada 50:50
La proporción entre suero y caseína en la fórmula para lactantes a base de leche de vaca (si no se añade suero adicional) es constante: 20:80.
La proporción entre suero y caseína afecta el color de la leche. La leche bovina (de vaca) es blanca porque contiene una proporción entre suero y caseína de 20:80, es decir, mucha caseína. Las fosfoproteínas que se encuentran en la caseína. Se unen al calcio, lo que da a la leche su color blanco y turbio. (el blanco se produce cuando todas las longitudes de onda se reflejan, el negro se produce cuando todas las longitudes de onda se absorben). La leche humana tiene mucho más suero, por lo que no se reflejan todas las longitudes de onda, y a veces puede tener un tinte azulado.
ALLI
Las proteínas del suero son un tema importante. (3) Los cuatro componentes principales del suero en la leche humana son los siguientes y recuérdalo con la mnemotecnia, ALLI:
Alfa-lactoalbúmina
Alfa-lactoalbúmina es la principal proteína del suero. El:
Se combina con una enzima para formar lactosa sintasa. La lactosa sintasa convierte la glucosa y la galactosa en lactosa, el carbohidrato predominante en la leche humana. La lactosa crea una fuerza osmótica que atrae agua hacia la glándula mamaria.
Está formado por 123 aminoácidos, por lo que sirve como fuente de aminoácidos.
Tiene un alto contenido de aminoácidos encadenados al cerebro, como la leucina, que es importante en la síntesis de proteínas musculares.
Forma un complejo con el ácido oleico en el intestino del bebé llamado HAMLET (alfa-lactoalbúmina humana letal para los tumores) que induce la muerte tumoral y bacteriana. HAMLET es activo contra al menos 40 tumores.
Es una fuente de péptidos bioactivos que pueden ayudar a proteger contra infecciones.
¿Cómo se compara la leche de vaca?
La beta-lactoalbúmina, el principal componente del suero de la leche bovina, no se encuentra en la leche humana.
Lactoferrina
La lactoferrina es la segunda proteína más abundante en la leche humana. Él:
Es una proteína fijadora de hierro. Al unirse al hierro, lo mantiene alejado de las bacterias del intestino que lo necesitan para crecer.
Previene infecciones: por ejemplo, inhibe la adhesión de bacterias (como E. coli) a las células y ayuda a prevenir enfermedades diarreicas.
Es un factor de crecimiento esencial para los linfocitos B y los linfocitos T.
Tiene propiedades antiinflamatorias y antioxidantes.
Tiene propiedades beneficiosas para los bebés, especialmente para los prematuros.
¿Cómo se compara la leche de vaca?
La lactoferrina aparece en la leche bovina pero en concentraciones más bajas.
La lisozima
La lisozima es una enzima que se encuentra en altas concentraciones en la leche humana.
"La leche humana contiene alrededor de 400 ug/ml de lisozima, que es aproximadamente 3.000 veces más que la cantidad de lisozima en la leche bovina (de vaca)". (1)
Tiene acciones antibacterianas y antiinflamatorias
Funciona atacando las paredes de los patógenos sin desencadenar inflamación.
Las concentraciones se mantienen relativamente estables en el transcurso de la lactancia, pero es importante saber que su actividad aumenta un poco a medida que avanza la lactancia, comenzando cuando el bebé tiene aproximadamente 6 meses de edad
¿Cómo se compara la leche de vaca?
Se encuentra en bajas concentraciones en la leche bovina.
Inmunoglobulinas
Las inmunoglobulinas son anticuerpos. Los anticuerpos se transfieren de la madre que amamanta al bebé a través de la leche y proporcionan protección al sistema inmunitario inmaduro del bebé.
Las inmunoglobulinas presentes en la leche humana son la A, la D, la E, la G y la M, pero la principal inmunoglobulina de la leche humana es un tipo de IgA llamada IgA secretora. Esta inmunoglobulina recubre las superficies de las mucosas, como las del intestino, e impide que los patógenos peligrosos se adhieran a la mucosa, penetren en la célula y entren en el organismo del bebé. Más adelante se hablará de la IgA secretora.
¿Cómo se compara la leche de vaca?
Las fórmulas infantiles no contienen inmunoglobulinas.
Referencias
Core Curriculum for Interdisciplinary Lactation Care [Plan de estudios básico para la atención interdisciplinaria de la lactancia]. Editado por Suzanne Hetzel Campbell, Judith Lauwers, Rebecca Mannel y Becky Spencer. LEAARC (Lactation Education Accreditation and Approval Review Committee) [Comité de Acreditación y Aprobación de la Educación en Lactancia]. Jones & Bartlett Learning. 2019
Lawrence RA, Lawrence RM. Breastfeeding: A Guide for the Medical Profession [Amamantar: Una guía para la profesión médica], 7ª edición. Mosby, Elsevier. 2011
Core Curriculum for Lactation Consultant Practice [Plan de estudios básico para la práctica del consultor de lactancia], 3ª edición. Editado por Rebecca Mannel, Patricia J. Martens y Marsha Walker. Chapter 21: Biochemistry of Human Milk [Capítulo 21: Bioquímica de la leche humana] por Linda J. Smith. Páginas 355-369. Jones & Bartlett Learning. 2013