Лактоза Гексоза

6 C₆ H₁₂O₆ 8С₃Н₆O₂ + 4С₂Н₄O₂ + 4СO₂ + 4Н₂O

Гексоза Пропионовая кислота Уксусная кислота Диоксид

углерода

Маслянокислое брожение. Этот процесс вызыва­ют спорообразующие маслянокислые бактерии, выделяющие фер­менты. Этот вид брожения нежелателен при производстве кисло­молочных продуктов. Сыры приобретают неприятные вкус, запах и вспучиваются.

С₁₂H₂₂O_{11 +} H₂O 2C₆H₁₂ O₆

Лактоза Гексоза

2С ₆Н₁₂O₆ —» + 2С₄H₈ O₂ +4СO₂ + 4Н₂О

Гексоза Масляная кислота

Маслянокислые бактерии попадают в молоко из почвы, навоза, пыли и выдерживают пастеризацию. Их присутствие — результат несоблюдения санитарных правил получения исходного сырья.

Минеральные вещества. Молоко — постоянный источник по­ступления в организм минеральных веществ. В зависимости от со­держания их подразделяют на макро- и микроэлементы. В сред­нем в молоке содержится 0,7 % в виде солей неорганических и органических кислот.

Макроэлементы. Из этой группы важное значение име­ют кальций, фосфор, калий, натрий, магний, сера и хлор. В моло­ке они присутствуют в виде неорганических и органических солей (средних и кислых) и в свободном состоянии. Кислые соли наряду с другими веществами обусловливают кислотность свеженадоенного молока. Основная часть солей находится в молоке в ионном и молекулярном состоянии, а соли фосфорной кислоты образуют коллоидные растворы. Среднее содержание макроэлементов в мо­локе: натрий — 50 мг%, калий — 145, кальций — 120, магний — 13,

19

фосфор — 95, хлор — 100, сульфат — 10, карбонат — 20, цитрат (в форме остатка лимонной кислоты) — 175 мг%.

О солевом составе молока можно судить по содержанию и со­отношению макроэлементов. Преимущественно в молоке присут­ствуют соли калия, кальция и натрия, а также неорганических и органических кислот: фосфорнокислые (фосфаты), лимоннокис­лые (цитраты), хлористые (хлориды). Ионы кальция укрепляют гидратную оболочку, так как адсорбируются на поверхности ми­целл казеина и тем самым повышают их устойчивость. В буфер­ной системе молока принимают участие фосфаты, цитраты и кар­бонаты.

Кальций имеет большое значение для процессов переработки молока. Содержание его в молоке колеблется от 112 до 128 мг%. Около 22 % всего кальция связано с казеином, а остальное коли­чество представлено солями — фосфатами и цитратами. Низкое содержание кальция в молоке обусловливает медленное сычужное свертывание казеина при выработке сыра и творога, а его избы­ток-свертывание белков молока при стерилизации. При скиса­нии молока почти весь кальций переходит в сыворотку, так как под действием молочной кислоты он отщепляется от казеинового комплекса. От содержания кальция в молоке зависят свойства и качество молочных продуктов. Важная роль принадлежит каль­цию при производстве плавленых сыров. Он связывает соли- плавители, переходит из казеината кальция в пластичный казе­инат натрия. В последнем жир лучше эмульгирует, при этом формируется характерная консистенция сыра. От содержания кальция зависят также качество получаемого сгущенного моло­ка и растворимость сухого молока при производстве восстанов­ленного молока.

Фосфор в молоке входит в состав казеинаткальцийфосфатного комплекса. Устойчивость белка к воздействиям протеолитических ферментов зависит от содержания фосфора. Фосфор придает ста­бильность оболочке жировых шариков. Развитие микроорганиз­мов в молоке в производстве кисломолочных продуктов связано с фосфором.

Микроэлементы. В молоке обнаружено 19 микроэлемен­тов. В 1 кг молока содержится примерно (мг): меди — 0,067...0,205; марганца — 0,116...0,365; молибдена — 0,015...0,090; кобальта — 0,001...0,009; цинка — 0,082...2,493; магния — 84,05... 140; железа — 2,55...77,10; алюминия — 1,27...22,00; никеля — 0,017...0,323; сви­нца - 0,017. ..0,091; олова- 0,004...0,071; серебра - 0,0002.. .0,11; кремния — 1,73...4,85; йода — 0,012...0,020 мг; титана, хрома, вана­дия, сурьмы и стронция — десятичные доли и следы. Содержание микроэлементов в молоке зависит от рациона, стадии лактации животных и других факторов. В молозиве некоторых микроэле­

20

ментов, например железа, меди, йода, кобальта, цинка, значитель­но больше, чем в молоке. Микроэлементы входят в состав витами­нов и ферментов.

Микроэлементам принадлежит важная роль в организме чело­века. Так, марганец действует как катализатор при окислительных процессах и необходим для синтеза витамина С, а также витами­нов В₁ и D. Кобальт входит в состав витамина В₁₂. Йод стимулиру­ет деятельность щитовидной железы. Некоторые микроэлементы способствуют образованию пороков в молоке, так как катализиру­ют химические реакции. Излишнее количество меди приводит к окислению жира, и молоко приобретает окисленный привкус; недостаток ее замедляет процесс молочнокислого брожения.

Витамины. Содержащиеся в молоке витамины практически все переходят в него из корма, поедаемого животными, а также синте­зируются микрофлорой рубца. Их количество зависит от времени года, породы, индивидуальных особенностей животных. Недоста­ток или отсутствие витаминов приводит к нарушению обмена ве­ществ и возникновению таких заболеваний, как рахит, цинга, ави­таминоз и др.

Витамины служат регуляторами обмена веществ, поскольку многие из них входят состав различных органических соединений: кислот, спиртов, аминов и т. п. Отмечена чувствительность вита­минов к высокой температуре, действию кислот, кислорода и све­та. Большинство витаминов растворяется в воде, некоторые — в жирах, эфире, хлороформе и т. д. В связи с этим витамины под­разделяют на водорастворимые и жирорастворимые.

Водорастворимые витамины включают витамины В₁ В₂, В₆, В₁₂, РР, холин и фолиевую кислоту.

Витамин B₁ (тиамин) в чистом виде представляет собой белый кристаллический порошок. В 1 кг молока содержится около 500 мг тиамина и количество его зависит от сезона года, а также от мик­рофлоры желудочно-кишечного тракта. В щелочных растворах ви­тамин разлагается, в кислых он стабилен. При сушке разрушается до 10 % тиамина, при сгущении — до 14 %.

Витамин В₁ стимулирует рост микроорганизмов, в том числе и молочнокислых бактерий, так как является коферментом дикарбоксилазы. В связи с этим количество этого витамина в кисломо­лочных продуктах увеличивается на 30 %. В обезжиренном молоке содержание витамина В₁ повышается и достигает 340 мг/кг, в сы­воротке — 270, пахте — 350 мг/кг. Суточная потребность человека в тиамине составляет 1...3 мг.

Витамин В₂ (рибофлавин) синтезируется в желудочно-кишеч­ном тракте животного. В молоке его содержится 1,6 мг/кг; в моло­зиве — 6; в сыре —3,07 мг/кг; в масле —следы. Рибофлавин ус­тойчив к воздействию высоких температур, пастеризации, в кис-

21

ломолочных продуктах его количество увеличивается до 5 % по сравнению с исходным молоком и только при сушке его становит­ся меньше на 10... 15 %. Витамин В₂ входит в состав ферментов и принимает участие в углеводном и белковом обменах, от него за­висит окислительно-восстановительный потенциал молока.

Рибофлавин придает зеленовато-желтый цвет сыворотке и жел­тую окраску сахару-сырцу. При недостатке витамина В₂ наблюда­ются задержка роста, заболевания глаз и т. д. Суточная потреб­ность в витамине В₂ для взрослых людей 1,2...2 мг.

Витамин В₃ (пантотеновая кислота) стимулирует развитие мо­лочнокислых бактерий, входит в состав кофермента А, принимаю­щего участие в синтезе жирных кислот, стирола и других компо­нентов. В молоке его содержится 2,7 мг/кг; в молочной сыворот­ке — 4,4; в пахте — 4,6; в обезжиренном молоке — 3,6 мг/кг. Вита­мин В₃ разрушается при стерилизации.

Витамин В₆ (пиридоксин) в молоке содержится в свободном и связанном с белками состоянии. В свободном состоянии количе­ство его в молоке составляет 1,8 мг/кг; в связанном — 0,5; в мас­ле — 2,6; в сгущенном молоке с сахаром — 0,33...0,4 мг/кг. Пири­доксин стимулирует рост микроорганизмов, устойчив к высоким температурам. Недостаток витамина В₆ в организме приводит к заболеваниям нервной системы и кишечника.

Витамин В₁₂ (кобаломин) синтезируется микрофлорой желудочно-кишечного тракта. Содержание в молоке — 3,9 мг/кг. В ве­сенний и летний периоды в молоке содержится значительно мень­ше витамина В₁₂, чем в осенний период. Снижение содержания витамина происходит также при обработке молока высокими тем­пературами (стерилизация), потери могут составлять 90 %. При производстве кефира на 10...35 % количество кобаломина снижа­ется в связи с тем, что он используется молочнокислыми бактери­ями.

Кобаломин принимает участие в обменных процессах, катали­зирует реакции кровообращения.

Витамин С (аскорбиновая кислота) — кристаллическое соеди­нение, легко растворимое в воде с образованием кислых раство­ров. Содержание: в сыром молоке — 3...35 мг/кг; в сыворотке — 4,7; в сухом молоке — 2,2; в сгущенном — 3,9; в сыре — 1,25 мг/кг.

Витамин синтезируется в организме, участвует в окислительно­восстановительных процессах, инактивирует токсины, улучшает всасывание гормонов. Отсутствие витамина вызывает болезнь де­сен, при недостатке его организм становится менее устойчивым к инфекционным заболеваниям. При хранении сырого молока со­держание витамина С значительно снижается. Длительная пасте­ризация, а также сгущение уменьшают содержание витамина С до 30%.

22

Витамин PP(никотиновая кислота, или инацин) синтезируется микрофлорой кишечника. В сыром молоке его содержится 1,51 мг/кг (колебания 1,82...1,93 мг/кг). Много витамина РР в су­хом молоке — 4,8 мг/кг; в твороге — 1,5; в сливках — 1,0; в смета­не—0,9; в сыре —0,37 мг/кг. В простокваше его меньше на 27...73 %, а при производстве сгущенного молока содержание инацина уменьшается на 10 %.

Витамин H (биотин) устойчив к высоким температурам как при пастеризации, так и при стерилизации. Содержание в молоке — 0,047 мг/кг. В летнее время количество биотина в молоке увели­чивается в 2 раза. При сушке и сгущении молока содержание ви­тамина снижается на 10...15%. Биотин благоприятно действует на рост микроорганизмов (дрожжей и т. п.).

Холин входит в состав лецитиновобелковой оболочки жирового шарика. Содержание: в молоке — 60...480 мг/кг, в молозиве — в 2,5 раза больше, в сухом молоке — 1500, в сыре — 500 мг/кг. Холин неустойчив к высоким температурам, при пастеризации потери достигают 15 %. При производстве кисломолочных продуктов со­держание холина увеличивается в простокваше на 37 %, в кефи­ре — в 2 раза.

Фолиевая кислота содержится в сыром молоке в количестве 0,5...2,6 мг/кг. Она синтезируется молочнокислыми бактериями, поэтому в кисломолочных продуктах содержание фолиевой кис­лоты увеличивается на 50 %. В пастеризованном молоке фолиевой кислоты на 6...7 % больше, чем в сыром (из-за высвобождения связанных форм витамина).

Жирорастворимые витамины включают витамины А, D, К, Е и F.

Витамин А (ретинол) образуется в печени животных из посту­пающего с кормами провитамина (b-каротина) под действием каротиназы. При расщеплении одной молекулы каротина образуют­ся две молекулы витамина А, который поступает сначала в кровь, а затем в молоко. Таким образом, содержание витамина А в моло­ке полностью зависит от содержания каротина в кормах.

В весенне-летний период с кормами поступает больше кароти­на, чем в осенне-зимний.

В сыром молоке содержится 0,15 мг/кг витамина А, в молози­ве — в 5... 10 раз больше, в масле — 4 мг/кг. В пастеризованном су­хом молоке распылительной сушки и при хранении содержание витамина А снижается до 15 %, а в кисломолочных продуктах — повышается до 33 %.

Отсутствие витамина вызывает поражение глаз («куриная слепо­та») и сухость роговицы. Присутствие витамина А в рационе по­вышает сопротивляемость организма к инфекционным заболева­ниям, способствует росту молодых животных и т. д. Суточная по­требность человека в витамине А составляет 1,5...2,5 мг.

23

Витамин D (кальциферон) образуется под действием ультрафи­олетовых лучей. В молоке его содержится в среднем 0,5 мг/кг; в молозиве — 2,125 мг/кг в первые сутки и 1,2 мг/кг во вторые; в топленом масле — 2,0...8,5; в сладкосливочном масле (летом) — до 2,5 мг/кг. Пастбищное содержание коров увеличивает количество витамина D.

Витамин принимает участие в минеральном обмене, т. е. в об­мене солей кальция. При продолжительном недостатке витамина D кости становятся мягкими, хрупкими, возникает рахит.

Витамин Е (токоферол) является антиокислителем в жире мо­лока и способствует лучшему усвоению витамина А. Содержание в молоке зависит от его содержания в корме. В молоке оно состав­ляет 0,6... 1,23 мг/кг; в масле — 3,4...4,1; в сухом молоке —6,2; в молозиве — 4,5; в сметане —3,0; в простокваше — 0,6 мг/кг. При пастбищном содержании коров количество витамина Е увеличи­вается, при стойловом — уменьшается. К концу лактации содер­жание токоферола в молоке достигает 3,0 мг/кг. Длительное хра­нение молока при температуре ниже 10 °С приводит к снижению содержания витамина.

Витамин К синтезируется зелеными растениями и некоторыми микроорганизмами, по биологической активности сходен с вита­мином Е.

Витамин F нормализует жировой и водный обмены, пред­упреждает заболевания печени и дерматиты. В молоке его содер­жится примерно 1,6...2,0 мг/кг.

Ферменты. В молоке содержатся различные биологические ка­тализаторы — ферменты, ускоряющие химические реакции и спо­собствующие расщеплению крупных молекул пищевых веществ на более простые. Действие ферментов строго специфично. Они чувствительны к изменению температуры и реакции среды. В мо­локе присутствует более 20 истинных, или нативных, ферментов, а также ферменты, которые вырабатываются микроорганизмами, попадающими в молоко. Одна часть нативных ферментов образу­ется в клетках молочной железы (фосфотаза и др.), другая пере­ходит из крови в молоко (пероксидаза, каталаза и др.) Содержа­ние нативных ферментов в молоке постоянно, но их увеличение указывает на нарушение секреции. Количество ферментов, выра­батываемых бактериями, зависит от степени обсемененности мо­лока.

Ферменты подразделяют на группы в зависимости от их спе­цифического действия на различные субстраты: гидролазы и фосфорилазы; ферменты расщепления; окислительно-восстановительные.

24

Из гидролаз и фосфорилаз для молочного дела наибольший интерес представляют липаза, фосфотаза, протеаза, карбогидраза и др.

Липаза катализирует гидролиз триглицеридов молочного жира, при этом высвобождаются жирные кислоты. В молоке содержатся нативная и бактериальная липазы. Бактериальной липазы больше, нативной меньше.

Нативная липаза связана с казеином, а небольшая ее часть ад­сорбируется на поверхности оболочек жировых шариков. Молоч­ный жир свежего молока обычно не подвергается самопроизволь­ному воздействию липазы.

Гидролиз жира под действием липазы называют липолизом. Липолиз молока происходит при механическом воздействии (го­могенизации, перекачивании молока насосом, сильном переме­шивании, а также при замораживании и оттаивании, быстрой сме­не температуры).

Бактериальная липаза, обладающая высокой активностью, вы­деляется плесневыми грибками и бактериями, которые могут вы­зывать прогорклый вкус молока, масла и других продуктов.

Нативная липаза инактивируется при температуре пастериза­ции 80 °С, а бактериальная более устойчива к высоким темпера­турам.

Протеаза — результат жизнедеятельности молочнокислых бак­терий. Этот фермент активен при 37...42 °С, разрушается при 70 °С в течение 10 мин или при 90 °С в течение 5 мин. Много протеазы в сырах, которая образуется в них в процессе созревания. Она при­дает сырам характерные вкус и запах, но в молоке и масле может вызывать пороки вкуса.

Карбогидразы включают амилазу и лактазу. Амилаза вырабаты­вается клетками железистой ткани и из них попадает в молоко. Ее очень много в первых порциях молозива, и увеличивается количе­ство амилазы при воспалении молочной железы. Фермент не ус­тойчив к высоким температурам. При температуре 65 °С в течение 30 мин разрушается. Предполагают, что в молочной железе идет превращение гликогена в лактазу.

Фосфотаза синтезируется секреторными клетками вымени и некоторыми микроорганизмами молока. Она катализирует отщеп­ление от фосфорных эфиров остатков фосфорной кислоты. В мо­локе присутствуют кислотная и щелочная фосфотаза. Последней больше, и она попадает в молоко из клеток молочной железы. Щелочная фосфотаза чувствительна к нагреванию, она полностью разрушается при нагревании молока до 74 °С и при экспозиции 15...20 с. Это свойство фосфотазы лежит в основе метода контроля эффективности пастеризации молока. Кислотная фосфотаза ус-

25

тойчива к нагреванию и разрушается при нагревании молока свы­ше 100 °С.

Из ферментов расщепления наибольший интерес для молочного дела представляет каталаза. В молоке она образу­ется из секреторных клеток молочной железы и в результате дея­тельности гнилостных бактерий. Молочнокислые бактерии каталазу не выделяют. При добавлении пероксида водорода она раз­лагается под действием каталазы на молекулярный кислород и воду.

Содержание фермента в молоке зависит от индивидуальных особенностей животных, их физиологического состояния и дру­гих факторов. Активность каталазы в молоке у здоровых живот­ных значительно ниже, чем в молоке коров, больных маститом. При мастите в молоке содержится значительно больше лейкоци­тов, выделяющих много фермента, чем в молоке здоровых жи­вотных.

Каталазу идентифицируют добавлением в молоко пероксида водорода.

Окислительно-восстановительные ферменты включают редуктазу и пероксидазу. С их помощью определяют ка­чество молока и результаты пастеризации.

Редуктаза в отличие от других ферментов выделяется только микроорганизмами и является продуктом их жизнедеятельности. Молочная железа редуктазу не синтезирует. В асептическом моло­ке редуктаза не содержится, поэтому ее присутствие свидетель­ствует о бактериальной обсемененности продукта.

По редуктазной пробе оценивают качество молока. В свежевыдоенном молоке микробов очень мало. По мере их накопления, содержание редуктазы увеличивается. При добавлении в молоко окислительно- восстановительной краски (метиленовый синий или резазурин) она восстанавливается: чем больше в молоке фер­мента, тем быстрее оно обесцвечивается.

Пероксидаза вырабатывается молочной железой, ее используют для определения пастеризации молока.

Гормоны. Они необходимы для нормальной жизнедеятельности организма, а также для регулирования образования и выделения молока, в которое они попадают из крови.

Пролактин стимулирует выделение молока, вырабатыва­ется передней долей гипофиза.

Лютеостерон затормаживает действие пролактина и вы­деление молока, является гормоном желтого тела, активизируется при глубокой стельности лактирующих животных.

Фолликулин стимулирует развитие железистой ткани вымени у первотелок и сухостойных коров, образуется в тканях яичника.

26

Тироксин — гормон щитовидной железы. Регулирует в организме жировой, белковый и углеводный обмены, содержит йод. В молоке присутствуют и другие гормоны: инсулин (гормон поджелудочной железы), адреналин (гормон надпочечников) и др.

Пигменты. К ним относятся каротиноиды, обеспечивающие кремовый цвет молока. Содержание их в молоке зависит от сезона года, кормов, породы коров.

Иммунные тела. К иммунным телам относятся агглютинины, антитоксины, оксонины, преципитины и др. В молозиве их содер­жится значительно больше, чем в молоке. От иммунных тел до не­которой степени зависят бактериальные и бактерицидные свой­ства молока. В молоке животных, перенесших какие-либо заболе­вания, содержится больше иммунных тел, чем в молоке здоровых. Содержание в молозиве иммунных тел обеспечивает теленку им­мунитет.

Газы. В свежевыдоенном молоке содержатся газы, в том числе диоксид углерода, которые присутствуют в крови животных. Они легко адсорбируются во время дойки, обработки и хранения. Кис­лорода в молоке — 5...10 %, азота — 20...30, диоксида углерода — 55...70 %. Последний растворяется в плазме и является одним из компонентов, обеспечивающих ее кислотность. В момент проце­живания молока через фильтры содержание кислорода увеличива­ется до 25 %, азота — до 50 %, диоксида углерода — снижается до 25 %. При нагревании количество газов в молоке уменьшается.