книги из ГПНТБ / Овчинников, А. И. Биохимия молока и молочных продуктов

лот. Растения содержат желто-оранжевые пигменты — каротины, из которых под действием фермента каротнназы, в организме животного образуется витамин А. Следовательно, каротин пред­ ставляет собой провитамин А. Важнейшими представителями

молекулы витамина Аь из а- и у-каротинов — по одной моле­ куле. p-Каротин, таким образом, обладает наибольшей витаминло.й активностью н имеет следующее строение:

Каротины нерастворимы в воде, но хорошо растворяются в жире

.и жирорастворителях; легко окисляются кислородом, в особен­ ности на свету и в присутствии металлов (медь, железо).

Молоко обогащается витамином А за счет поедания жи­ вотными кормов, содержащих каротин. Небольшая часть каро­ тина переходит в молоко без изменения, поэтому в нем наряду

•с витамином А, всегда находится и каротин. По данным многих авторов, содержание витамина А в молоке колеблется в преде-

.лах от 0,04 до 1,0 мг/кг. Среднее годовое содержание витами­ на А в молоке, по данным Р. Давидова с сотрудниками [91, 202], составляет 0,24 мг/кг. Причем в летний и осенний периоды, когда животные поедают много зеленого корма, количество витами­ на А возрастает до 0,39—0,48 мг/кг, а в зимнее и весеннее вре­ м я— снижается до 0,18—0,22 мг/кг. В молозиве содержание

.витамина А значительно выше и достигает в период пастбищ­ ного содержания 6,7 мг/кг. При скармливании коровам значи­

При пастеризации и хранении молока количество витами­ на А в нем снижается в среднем на 20%■ Причем большие потери наблюдаются при хранении молока после пастеризации, ■сам же процесс пастеризации/ уменьшает количество витамина

.незначительно [80, 194, 202, 232, 433].

При изготовлении молочных продуктов витамин А переходит в последние с жиром, поэтому его содержание выше в тво­ роге, сыре, сливках, сметане, масле, чем в исходном молоке.

;90

Например, по данным [89], исходное молоко содержало вита­ мина А —-0,12 мг/кг, а сыр, выработанный из него,— 1,34 мг/кг; при содержании в молоке 0,15 мг/кг, содержание в сливках 30% жирности составляло 1,31 мг/кг, в масле — 3,85 мг/кг. Практи­ чески витамин А (вместе с каротином) полностью переходит- в масло (потери 'составляют около 5%).

Суточная потребность взрослого человека при средней затра­ те труда составляет 1,0 мг витамина А, обеспечить ее за счет 1 литра молока нельзя (удовлетворение составляет всего 24%),

Витамины группы D (кальциферолы). Витамины группы Е>

являются производными стеринов (стер.олов), у которых под. влиянием ультрафиолетовых лучей происходит разрыв кольца «В» фенантрена [26, 263]. Из эргостерина образуется витамин D2, из 7-дегидрохолестерина — витамин D3:

СН3 СНз

СН3 ^— СН - СНз.- СН, - СН2- СН - СНз

Витамин D3 (кальциферол)

Большинство природных витаминов D отличается друг от друга только строением алифатической цепи. Практическое значение имеют витамины D2 и D 3 . Витамины группы D по своим физико­ химическим свойствам близки. Они растворимы в жирах, жиро­ растворителях, но не растворимы в воде, их растворы в жирах стойки при хранении и длительное нагревание до 115°С их не разрушает.

В молоке содержатся, по-видимому, все формы витамина Dr но в основном определен витамин D3. Содержание его в молоке

91 .

незначительно п зависит от многих факторов, из которых важ­ ное значение имеют интенсивность облучения ультрафиолетовы­ ми лучами, порода животного, корма, лактационный период и др. Рядом исследователей отмечается, что в молоке, получен­ ном от животных, находящихся под действием солнечных лучей,

.витамина D содержится больше, чем в молоке, полученном от коров, содержащихся в стойлах и поедающих зеленый корм. Так, в- молоке пастбищных коров витамина D было в среднем ■около 0,65 мкг/л, а в молоке стойловых животных около 0,20 мкг/л (Кон и др.). В молозиве витамина D содержится значительно больше, чем в молоке. По данным Кона и Генри,

По имеющимся литературным данным, количество витами­ на D в молоке в среднем составляет около 0,5 мкг/л, с колеба­

содержание будет больше в тех молочных продуктах, в которых ■содержание жира выше, по сравнению с исходным молоком. Тепловая обработка молока практически витамин D не раз­ рушает.

Содержание витамина D в молоке имеет большое значение, так как молоко преобладает в детском рационе, а, следователь­ но, является для них основным источником витамина. Необходи­ мая суточная доза ■витамина D для ребенка составляет 17,5—25,0 мкг. Один-литр молока содержит витамина D значи­ тельно ниже нормы, поэтому во многих странах молоко обога­ щают данным витамином. В нашей стране питьевое молоко для детского питания обогащают витамином D до уровня 1000 п. е. на 1 л (1 и. е. равна 0,025 мкг витамина D). Для получения стойкого обогащенного молока рекомендуется использовать водорастворимые соединения витамина D с лактальбумином или казеином.

Витамин Е (токоферол). Витамин Е является смесьючеты­ рех высокомолекулярных циклических спиртов, получивших название а-, р-, у-, 6-токоферолов. Наибольшей биологической

с н ,

ж

Витамин в чистом виде представляет собой маслянистую жидкость, нерастворимую в воде, но хорошо растворяющуюся в жирах и жирорастворителях. Очень устойчив при нагрева­ нии— температура 170° С не разрушает его. Ультрафиолетовые лучи действуют на него разрушительно. Витамин Е находится, главным образом, в зеленых частях растений и зародышах зла­ ков, семенах; в продуктах животного происхождения его содер­ жится мало. Небольшое количество витамина Е найдено в сли­ вочном масле, молоке, яичном желтке, мясе крупного рогатого

его содержится больше, чем в зимнем. При длительном хране­ нии пастеризованного молока теряется до 32% витамина Е, при­

Объясняется это тем, что при хранении молока происходит окисление непредельных жирных кислот с образованием пере­ кисей, ^которые разрушают витамин Е.

При производстве кисломолочных продуктов содержание витамина Е снижается незначительно (на 4 — 9%), за исклю­ чением ацидофилина, в котором потери витамина Е составляют около 13% [89, 202]. При изготовлении сгущенного молока поте­ ри витамина Е почти не наблюдаются (3%) и незначительное уменьшение его количества происходит при высушивании моло­

вании сыра содержание витамина возрастает на 44%, что свя­ зано со способностью некоторых микроорганизмов синтезировать этот витамин. В масле содержание витамина Е составляет от 3,4 до 4,1 мг/кг. В процессе хранения молочных продуктов, особен­ но масла, содержание витамина Е в них постепенно уменьша­ ется, что связано с окислительными процессами жира. Токофе­ ролы выполняют важную роль веществ, предохраняющих жир -от окисления й прогоркания, т. е. обладают свойствами анти­ окислителей.

Витамин F. К витамину F относят группу незаменимых ненасыщенных жирных кислот, а именно: линолевую, линоленовую и арахидоновую,-Линолевая и линоленовая кислоты ветре1 чаются в продуктах растительного и животного происхождения, арахидоновая содержится только в продуктах животного проис-'

.хождения. Линолевая и линоленовая кислоты способны в жи­ вотном организме переходить в арахидоновую. На этом основании некоторые исследователи считают арахидоновую кислоту витамином F, а линолевую и линоленовую — провита­ минами. Витамин F нормализует водный и жировой обмены,

93.

предупреждает у человека дерматиты, заболевания печени и т-. д. [26, 135]. Кислоты группы витамина F имеют следующие химические формулы:

СН3 - (СН,)., - СН = СН - СН2 - СН = СН - (СН2)7 - СООН,

Линолевая

СН3 - СН, - СН = СН - СН, - СН = СН - сн2-

- СН = СН - (СН2)7 -- соон,

Линоленовая

СН3 - (СН2)4 — СН — СН — СН, - СН = СН - СН2 - СН =

= СН - СН, - СН = СН - (СН,)3 - с о о н .

Арахидомовая

Все незаменимые жирные кислоты при обычной комнатной тем­ пературе представляют собой маслянистые, бесцветные жидкости, растворимые в жирах и жирорастворителях, но не­ растворимые в воде; легко окисляются'при действии окислите­ лей и непосредственно кислородом воздуха.

Кислоты витамина F составляют около 4% от общего коли­ чества жирных кислот молочного жира. В молоке его содер­ жится около 1,6—2 г/кг, т. е. при употреблении 0,5 л молока покрывается около 20% суточной потребности человека (равной около 4—5 г).

В о д о р а с т в о р и м ы е в и т а м и н ы

Витамин Bi (тиамин). Структурная формула витамина Bt имеет следующий вид:

S

Витамин В, (тиамин)

Витамин Bi входит в состав пируватдекарбоксилазы и играет важную роль в обмене углеводов. Биосинтез тиамина осу­ ществляется зелеными растениями, а также многочисленными микроорганизмами. Богатым источником тиамина являются зерновые продукты, пивные и пекарские дрожжи. Содержание

94

а в овечьем больше — 0,9 мг/кг. В молозиве содержание тиами­ на выше, чем в нормальном, молоке примерно в 1,5 раза.

На основании обширного экспериментального материала Р. Давидов с сотрудниками приходят к выводу, что количество тиамина в молоке в течение года не подвергается существенным изменениям и содержание его практически не зависит от кормов. Это объясняется тем, что микрофлора рубца желудка жвачных животных способна синтезировать тиамин, который переходит в кровь, а затем в молоко.

Обычная тепловая обработка молока не оказывает влияния на содержание тиамина [202, 246, 271]. По данным Форда,»•Кона и Томпсона, сырое молоко содержит тиамина 0,46 мг/кг, пастери­ зованное при 75° С с выдержкой в течение 15 с — 0,44 мг/кг, стерилизованное в потоке при 135—150°С (ультрапастериза­ ция) — 0,44 мг/кг. Однако при стерилизации молока в'бутылках при 107,2° С содержание тиамина снижается до 0,30 мг/кг, а при

110° С — до 0,25 мг/кг.

В кисломолочных продуктах зимой количество тиамина, по сравнению с исходным молоком выше'— в кефире на 11%, простокваше — н а '21, ацидофилине — на 28% [202]. Увеличение количества витамина может быть объяснено способностью мо­ лочнокислых бактерий и дрожжей синтезировать тиамин. Вес­ ной в простокваше и кефире содержание тиамина снижается, что связано с биологической неполноценностью весеннего молока. Интенсивный синтез тиамина происходит в твороге при разви­ тии молочнокислых, пропионовокислых бактерий и каротиноид­ ных дрожжей, вносимых при выработке творога как в виде отдельных штаммов, так и в смеси [35]. Наибольшее количество тиамина обнаружено в твороге, приготовленном с применением смеси этих микроорганизмов; через 20 дней хранения творога при 4—5° С, содержание тиамина в нем стало почти вдвое боль­ ше (1,11 мг/кг), чем в исходном (0,71 мг/кг).

При выработке сыра в продукт переходит до 10% всего тиамина, содержащегося в молоке, и количество его в готовом продукте составляет 0,6—1,5 мг/кг. В процессе созревания и хранения зрелых сыров количество тиамина в них уменьша­ ется. Например, при созревании ярославского сыра количество тиамина снижается на 36—43%', такая же картина наблюдается в сыре рокфор. При длительном хранении сыров (в течение 18 месяцев) потери тиамина достигают 73%.

Взрослому человеку ежедневно требуется 2—3 мг, а детям до 2 мг витамина В! и удовлетворить суточную потребность за счет молока и молочных продуктов невозможно.

Витамин В2 (рибофлавин). Витамин В2 представляет собой желто-зеленый пигмент (лактофлавин). Выделен Куном в 1933 г.

95

из молочной сыворотки. Позднее Кун совместно с Каррером осуществили его синтез и установили структурную формулу:

СН2 - СНОН - СНОН - СНОН - СН2ОН

Рибофлавин кристаллизуется из водных растворов в виде тон­ ких игл оранжево-желтого цвета. Нейтральные и слабокислые растворы ёго имеют зеленовато-желтую окраску, поэтому цвет молочной сыворотки -обусловливается наличием в ней рибофла­ вина. Он нерастворим в жирах и жирорастворителях, слабо растворим в этиловом спирте; обладает горьким вкусом; устой­ чив в кислой среде, но быстро разрушается в слабых щелочах, нагревание до 120° С его не разрушает.

Рибофлавин имеет широкое распространение в природе, со­ держится в растительных и животных организмах, синтезиру­ ется многими микроорганизмами. Недостаток рибофлавина вызывает прекращение роста молодых животных и нарушение деятельности нервной системы. Рибофлавин содержится в двух видах: в свободном, выполняя функции витамина В2, и связан­ ном через фосфорную кислоту с белком, выполняя роль актив­ ной группы дыхательных ферментов. В молоке большая часть рибофлавина (до 90%) находится в свободном состоянии [263]. Потребность человека в рибофлавине удовлетворяется в основ­ ном за счет пищи (молоко, зеленые овощи). Не исключена возможность, что часть рибофлавина синтезируется в пищева­ рительном тракте человека.

В молоке содержание рибофлавина колеблется от 1,0 до 2,8 мг/кг, в среднем составляет 1,6 мг/кг. В кобыльем, козьем молоке количество рибофлавина значительно ниже, чем в ко­ ровьем, и составляет около 0,5 мг/кг, в овечьем молоке — выше, около 4,0 мг/кг. Содержание рибофлавина в молоке почтШ не зависит от кормления, поскольку он синтезируется в больших количествах микроорганизмами пищеварительного тракта жвачных животных. Тем не менее в течение лактационного периода содержание рибофлавина подвергается некоторому из­ менению. В молозиве его содержание -в 3—4 раза больше, чем в молоке, и достигает 6,0 мг/кг. К концу лактации количество рибофлавина снижается.

96

Пастеризация молока практическине снижает количества рибофлавина, но при перевозке, хранении сырого молока может теряться до 17%, а при хранении пастеризованного — до 45%. витамина. При изготовлении кисломолочных продуктов количе­ ство рибофлавина может увеличиваться. Во ВНИИЖ О. Палладиной были выделены штаммы молочнокислых бактерий, спо­ собные синтезировать рибофлавин в больших количествах, чем культуры обычных 'заквасок,, применяемых в производстве. Воз­ можность биосинтеза рибофлавина бактериальными заквасками ВНИИЖ подтверждает Р. Давидов с сотрудниками. По его данным, количество рибофлавина в простокваше увеличилось на 26%, по сравнению с исходным молоком. Увеличение содер­

с пропионовокислыми бактериями и каротиноидными дрожжа­ ми с 1,821 др 2,435 мг/кг [35].

Содержание рибофлавина в сыре составляет в среднем 3,07 мг/кг. В процессе созревания сыра его количество возрас­ тает за счет микробного синтеза, так в зрелых сырах, по данным Р. Давидова, количество рибофлавина выше, чем в свежем сыре (после посолки) йримерно на 30%. При дальнейшем хранении сыра происходит частичное разрушение витамина. Например,, по данным [202], свежий ярославский сыр зимней выработки содержал 3,975 мг/кг рибофлавина, в двухмесячном возрасте — 4,718 мг/кг и в трехмесячном — 3,255 мг/кг. В процессе сгущения молока количество рибофлавина снижается на 8—21%, а в про­ цессе сушки — на 17%.

Суточная потребность человека всех возрастов в рибофла­ вине составляет 2 мг. 1 л молока может обеспечить 50—60% потребности в рибофлавине.

Витамин Вз (пантотеновая кислота). Пантотеновая кислота является производной р-аланина и имеет следующую химиче­ скую формулу:

СН3 ОН

НО - СН2 - С - СН - СО - NH - СН2 - СН, - СООН.

СН3

Пантотеновая кислота

Пантотеновая кислота широко распространена в .природе, она находится во всех растительных и животных тканях (отчего ее и называют пантотеновой, что означает «вездесущая»). Основ­ ная биологическая роль' пантотеновой кислоты заключается в том, что она входит в состав кофермента А, при участии которого происходит синтез жирных кислот, стерола, лимонной

кислоты и многих других соединений. Для многих микроорга­ низмов, в том числе и молочнокислых, пантотеновая кислота является фактором роста, поэтому ее недостаток в молоке может быть причиной плохого развития бактериальных культур заквасок. Пантотеновая кислота — маслянистая жидкость, хоро­ шо растворимая в воде, этиловом спирте, но плохо растворимая в эфире, хлороформе и других органических растворителях.

Коровье молоко в среднем содержит 2,7 мг/кг пантотеновой кислоты, обезжиренное — 3,6, пахта — 4,6, сыворотка — 4,4 мг/кг [98]. Содержание пантотеновой кислоты в молоке не зависит от кормления, так как она может синтезироваться микроорганиз­ мами в пищеварительном тракте коров.

Витамин РР (никотиновая кислота). Впервые никотиновая кислота была выделена в 1867 г. Губером, однако ее биологи­ ческая роль как витамина РР установлена сравнительно недавно (в 1935 г.). Недостаток никотиновой кислоты в пище приводит к нарушению окислительных процессов в организме, следствием которого является заболевание пеллагра (шершавая кожа). Никотиновая кислота фактически является провитамином РР, так как в организме человека и животных накапливается в виде никотинамида, который выполняет' основную биологическую роль, входя в состав окислительно-восстановительных фермен­

Никотиновая кислота и ее амид кристаллизуются в виде бес­ цветных игл, растворимых в воде и этиловом спирте. Устойчивы к нагреванию (многочасовое кипячение не разрушает их), свету, действию слабых, кислот и щелочей. В природе никотиновая кислота и ее амид распостранены очень широко, причем в животных тканях накапливается никотинамид, а в раститель­ ных— никотиновая кислота.

синтезируется витамин. В течение лактационного периода содер­ жание никотиновой кислоты в молоке почти не меняется, что объясняется способностью микроорганизмов рубца его синтези­ ровать. Тепловая обработка молока, применяемая на молочных заводах, ее не разрушает.

В кисломолочных продуктах содержание никотиновой кисло­ ты ниже по сравнению с исходным молоком, т. к. она исполь­

98

зуется молочнокислыми стрептококками, ацидофильной палрчкой и кефирными грибками [263]. По данным Л. Гулько и Л. Кругловой [81], содержание никотиновой кислоты в пастери­ зованном молоке и кисломолочных продуктах следующее:

В процессе созревания и хранения сыров витамин почти, пол­ ностью теряется, а- при сушке и сгущении молока сохраняется [89, 202]., Суточная норма витамина РР для человека—> 15—25 мг.

Витамин ,В6 (пиридоксин). Витамин В6 выделен из печени, дрожжей и отрубей в 1938 г. и определен как пиридоксин. Позд­ нее было установлено, что пиридоксин в организме животных и клетках бактерий превращается в пиридоксаль и пиридоксамин, обладающие большей активностью. Поэтому под ви­ тамином В6 понимают группу следующих химических соеди­ нений:

СН2ОН СОН CH2NH2

НО —/ V сн,он но- / 4 си2он но - / 4 - сн2он

В чистом виде пиридоксин — бесцветное кристаллическое веще­ ство, хорошо, растворимое в воде и спирте, устойчивое к нагре­ ванию, действию кислот и щелочей, но чувствительное к дей­ ствию окислителей. Витамин Be синтезируется растениями и многими микроорганизмами. Некоторые микроорганизмы тре­ буют наличия в питательной среде готового пиридоксина, к ним

и связанном состояниях, в виде фосфорнокислого эфира он вхо­ дит в состав ферментов, катализирующих переаминирование и декарбоксилирование некоторых аминокислот.

По данным [98] в молоке содержится 0,5—1,7 мг/л витамина В6, по данным [271] — 0,22 мг/л. Осенью содержание витами­ на В6 выше, чем .зимой и летом; тепловая обработка молока не разрушает его. При производстве сгущенного молока с сахаром разрушается около 40% витамина и в готовом продукте содер­ жится 0,33—0,49 мг/кг; процесс сушки снижает его содержание

'на 34%.

' 99