Химический состав молока

1.1 Аналитический раздел

1.1.2 Химический  состав молока

Молоко –  это продукт нормальной секреции молочной железы коровы. С физико-химических позиций молоко представляет собой  сложную полидисперстную систему, в которой дисперсионной средой является вода, а дисперстной фазой – вещества, находящиеся в молекулярном, коллоидном и эмульсионном состоянию. Молоко состоит из воды и сухого остатка, содержащего  органические и неорганические вещества. К органическим веществам относятся белки, жиры, углеводы, ферменты, витамины, гормоны; к неорганическим веществам – минеральные соли, микроэлементы и пр. В неохлажденном молоке жир находится в виде эмульсии, в охлажденном – в виде суспензии и имеет форму мелких (диаметр 0,5 – 10 мкм) шариков; белки- в виде растворов в коллоидном состоянии, молочный сахар и соли растворены в воде и образуют ионные и коллоидные растворы.(1)

Химический  состав молока приведен ниже (Табл.1.1.)

Таблица 1.1  -  Химический состав молока

Белки молока. За последние годы сформировалось устойчивое мнение, что белки являются самой ценной составной частью молока. Белки молока – это высокомолекулярные соединения, состоящие из α-аминокислот, связанных между собой характерной для белков пептидной связью. Белки молока делят на две основные группы – казеины и сывороточные белки.

Казеин в молоке находится в виде казеинаткальцийфосфатного комплекса, т.е. связан с кальцием и фосфором в виде фосфорной кислоты. Казеин находится в молоке в виде мицелл. Казеиновые мицеллы имеют округлую форму и величина их зависит от содержания ионов кальция. С уменьшением содержания в молоке кальция эти молекулы распадаются на более простые казеиновые комплексы. Казеин в сухом виде – белый порошок, без вкуса и запаха. Нагревание молока до температуры кипения в незначительной степени, изменяет свойства казеина, под действием кислот или сычужного фермента он коагулирует, и молоко из жидкого состояния переходит в сгусток. Это важное свойство казеина широко используют в производстве кисломолочных продуктов.

Альбумин и  глобулин при сквашивании молока под действием кислоты или свертывании его под влиянием сычужного фермента переходят в сыворотку. Поэтому их еще называют сывороточными белками. Альбумин относится к простым белкам, хорошо растворим в воде. Под действием сычужного фермента и кислот альбумин не свертывается, а при нагревании до 70° выпадает в осадок. Самая большая часть в альбуминовой фракции приходится на β-лактоальбумин, а α-лактоальбумин – самый термостабильный сывороточный белок. Альбумин содержит ценную незаменимую аминокислоту триптофан (до 7%), которую не содержат ни один белок.

Глобулин присутствует в молоке в растворенном состоянии. Он также относится к простым  белкам, свертывается при нагревании в слабо-кислой среде до температуры 72°. Альбумин и глобулин относятся  к белкам плазмы крови. Глобулин является носителем иммунных тел. Количество сывороточных белков увеличивается в молозиве до 15%.

Из других белков наибольшее значение имеет белок  жировых шариков, который относится  к сложным белкам. Оболочки жировых  шариков состоят из соединений фосфолипидов и белков (липопротеиды) и представляют собой лецитино-белковый комплекс.

Молочный жир  в чистом виде представляет собой  сложный эфир трехатомного спирта глицерина, предельных и непредельных жирных кислот. Молочный жир состоит из триглицеридов  насыщенных и ненасыщенных кислот, свободных жирных кислот и неомыляемых веществ (витаминов, фосфатидов).

Молочный жир  находится в молоке в виде жирных шариков размером 0,5-10 мкм, окруженных лецитино-белковой оболочкой. Оболочка жирового шарика имеет сложную структуру и химический состав, обладает поверхностной активностью и стабилизирует эмульсию жировых шариков. В молочном жире преобладают олеиновая и пальмитиновая кислоты. Молочный жир в отличие от других жиров содержит повышенное количество низкомолекулярных (летучих) жирных кислот (масляной, капроновой, каприловой, каприновой).

Молочный жир  малоустойчив к воздействию высоких  температур, световых лучей, водяных  паров, кислорода воздуха, растворов  щелочей и кислот. Под влиянием этих факторов он гидролизуется, осаливается, окисляется и прогоркает.

Кроме нейтральных  жиров в молоке содержатся жироподобные вещества: фосфатиды и стерины. Основные фосфатиды – лецитин и кефалин, а стерины – холестерин и эгостерин. Энергетическая ценность молочного  жира составляет 37,7 кДж, усвояемость – 95%.

Молочный сахар (лактоза) по современной номенклатуре относится к классу олигосахаридов (дисахарид). Из общего содержания сухих  веществ на лактозу приходится около 40% и 26% калорийности молока. Лактоза  играет важную роль в физиологии развития, так как является практически единственным углеводом, получаемым новорожденными млекопитающими с пищей. Этот дисахарид расщепляется ферментом лактазой, является источником энергии и регулирует кальциевый обмен.

Лактоза существует в двух изомерных формах, которые обладают разными физическими свойствами. Это  α- и β-формы лактозы, каждая из которых может быть гидратной и ангидридной (безводной).

Особенность лактозы  – медленное всасывание стенками желудка и кишечника. Достигая толстого кишечника она стимулирует жизнедеятельность бактерий, продуцирующих молочную кислоту, которая подавляет развитие гнилостной микрофлоры. В молоке преобладает α-форма лактозы, которая придает молоку сладковатый привкус, легко усваивается организмом, но не проявляет выраженных бифидогенных свойств (не является регулятором микробиологических процессов). Кроме лактозы в молоке содержатся в небольших количествах другие сахара – это прежде всего аминосахара, которые связаны с белками и действуют как стимуляторы роста микроорганизмов. Усвояемость молочного сахара составляет 99%. Энергетическая ценность лактозы 15,7 кДж.

Минеральные вещества. Под понятием  минеральные вещества подразумевают ионы металлов, а также  неорганические и органические кислоты  молока. В молоке содержится 0,7-0,8% минеральных веществ. Большую часть составляют средние и кислые соли фосфорной кислоты. Из солей органических кислот присутствуют главным образом соли казеиновой и лимонной кислот. Минеральные вещества содержатся во всех тканях организма, участвуют в формировании костей, поддерживают осмотическое давление крови, являются составной частью ферментов, гормонов.

Соли молока и микроэлементы наряду с другими  основными компонентами обусловливают  высокую пищевую и биологическую  ценность молока. Недостаток или избыток солей влечет за собой нарушение коллоидной системы белков, в результате чего они выпадают в осадок. Это свойство молока испольэуется для коагуляции белка в производстве кисломолочных продуктов и сыров.

В зависимости  от концентрации в молоке ионы делятся на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относятся Na, K, Ca, Mg, Cl, P и др. Содержание макроэлементов в молоке зависит от породы коров, стадии лактации. Наряду с макроэлементами присутствуют в молоке в виде ионов и микроэлементы (мг/1000см3). Микроэлементы, играющие важную роль в питании человека для поддержания его жизнедеятельности, находятся в молоке в микроскопических дозах. Высокую потребность организм испытывает в таких микроэлементах, как Fe, Cu, Co. Zn, J.

Витамины в  молоке содержатся практически все, встречающиеся в природе: жирорастворимые A,D,E и др., водорастворимые C,B, фолиевая кислота, никотиновая и пантотеновая кислоты, холин и др. Содержание витаминов зависит от сезона года, породы животных, качества кормов, условий хранения и обработки молока. Жирорастворимые витамины устойчивы к нагреванию и начинают разрушатся при температуре свыше 120С (витамин А), но не устойчивы к действию воздуха, ультрафиолетовых лучей, кислот. Водорастворимые витамины, за исключением витаминов С и В 12, устойчивы к нагреванию. Они хуже выдерживают нагревание в щелочной среде. Витамин РР практически полностью сохраняется после тепловой обработки и хранения молока. Наиболее разрушается при пастеризации и хранении витамин С.

Ферменты –  это химические вещества белковой природы, которые способствуют ускорению биохимических процессов. Важную роль играют такие ферменты молока, как лактаза, фосфотаза, редуктаза, пероксидаза, липаза, протеаза, амилаза. Лактаза расщепляет молочный сахар на клюкозу и галактозу, выделяется микроорганизмами. Фосфатаза бывает животного  (нативного) и микробиологического происхождения. По наличию фосфатазы судят о пастеризации молока. 

Pедуктаза образуется за счет развития посторонних микроорганизмов. Редуктазная проба свидетельствует о классе чистоты молока по бактериальной обсемененности.

Пероксидаза –  фермент животного происхождения, разрушается при кратковременном  нагревании до 75-80 °С. По наличию в  молоке фермента пероксидазы судят  об эффективности пастеризации молока.

Липаза может быть нативного и микробиологического происхождения. Ее присутствие в молочных продуктах с повышением содержанием жира нежелательно, так как она расщепляет молочный жир на глицерин и жирные кислоты, что приводит к появлению прогорклого вкуса.

Ферменты молока играют положительную или отрицательную роль, их активность зависит от температуры, величины рН, концентрации сухих веществ молока, количества самого фермента и др.

Иммунные тела, гормоны обладают бактерицидными свойствами. Они образуются в организме животного, на непродолжительное время подавляют развитие микроорганизмов. Время, в течении которого проявляются бактерицидные свойства молока, называется бактерицидной фазой. Продолжительность ее зависит от температуры молока и составляет при 30 °С 3 ч, при 5 градусах – более суток.

Красящие вещества (пигменты) имеют двоякую природу (животного и растительного происхождения). Пигменты растительного происхождения  попадают в молоко из кормов (каротин, хлорофилл). Наличие в молоке пигмента рибофлавина придает желтый цвет молоку и зеленовато-желтый -  сыворотке.

Газы содержатся в молоке в небольшом количестве (50 -80 см куб. в 1000 см куб.), в том числе 50- 70 % углекислоты, 10% кислорода и 30% азота. При тепловой обработке часть  газов улетучивается.

Вода - основная часть молока. Количество воды определяет физическое состояние продукта, физико-химические и биохимические процессы. От активности воды, ее энергии связи зависит интенсивность биохимических и микробиологических процессов, а также сохраняемость молочных продуктов.(2)

1.1.3 Факторы,  влияющие на состав и свойства  молока

К основным факторам, влияющим на состав молока, относятся: порода и возраст животного, лактационный период, условия кормления и содержания коров, уровень продуктивности, способ доения, экологические факторы и др.

За время  лактационного периода (около 300 дней) свойства молока ощутимо меняются три  раза. Молоко, получаемое в первые 5-7 дней после отела, называют молозивом, второй период – обычное молоко и третий (последние 10-15 дней до отела) – стародойное.

По консистенции молозиво более густое, чем обычное  молоко, цвет его интенсивно-желтый, оно солоноватое на вкус, со специфическим  запахом. Молозиво имеет большое  содержание белков (до 11%) и минеральных  веществ (до 1,2%), высокую кислотность.

Молочный жир раньше рассматривался как самая ценная составляющая часть молока. В настоящее время содержание молочного жира тесно связывают с количеством белка. Многие крупные перерабатывающие предприятия на основе договоров с хозяйствами принимают молоко с учетом ряда показателей – содержания белка, количества соматических клеток и термоустойчивости. Большое значение для определения термоустойчивости молока имеют его белковый и солевой состав.

 Молоко от  здоровых животных обладает определенной  коллоидной и тепловой стойкостью, которая позволяет его пастеризовать, гомогенизировать и хранить в течение нескольких дней. Такое молоко устойчиво при обычных режимах пастеризации и нагревании до 100 градусов С в течение нескольких десятков минут.  Молоко с повышенной кислотностью или нарушенным солевым или белковым составом может свернуться при незначительном нагревании. Повышенная кислотность, как правило, обусловливается загрязненностью молока (отсутствие или некачественная фильтрация) и недостаточным охлаждением, что приводит к развитию в нем микрофлоры и повышенной бактериальной обсемененности.

Кислотность молока изменяется в течение периода  лактации коров. Повышенная кислотность  отмечается в молозиве. У животных разных пород в одинаковых условиях содержания  также может наблюдаться различная кислотность молока.

Наиболее значительные колебания состава молока происходят в переходный период из зимы к весне. Снижается содержание жира, сухого остатка, общего белка и казеина  в молоке независимо от породы и  возраста животных. Это объясняется недостаточной обеспеченностью рационов молочного скота по общей питательностью и уровню протеина в конце стойлового периода, сезонностью отелов, биологическими сдвигами в организме животного. В летний период содержание основных компонентов выравнивается до уровня, соответствующего периоду лактации.

Солевой состав молока также на протяжении года подвержен  изменениям. Количество растворимого кальция в молоке с марта к  июню снижается, а солей лимонной кислоты – возрастает, что сопровождается повышением термоустойчивости молока. В период пастбищного содержания коров молоко наиболее пригодно к высокотемпературной обработке.(3)