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

Витамин Н (биотин). Биотин обнаружен в 1901 г. как важг ный фактор роста Для дрожжей. Имеет следующее строение:

Биотин

Биотин широко распространен в природе, у животных и чело­ века находится' как в свободном, так и связанном с белками состоянии, входя в состав активной группы карбоксилаз. Биотин кристаллизуется в виде тонких бесцветных игольчатых кристал­ лов, хорошо растворимых в воде и слабо в этиловом спирте; в эфире и хлороформе практически нерастворим, термоустойчив.

зация и ультрапастер.изация биотин не разрушают, так по дан­ ным [271], в сыром молоке его содержалось — 0,019 мг/кг, в пастеризованном при 75° С — 0,018, стерилизованном молоке

сушки и сгущения молока потери биотина не выше 10—15%. Фолиевая кислота. Фолиевая кислота состоит из остатков глютаминовой кислоты, парааминобензойной кислоты и при­

надлежащего к пуриновым основаниям птерина:

аоо

Фолиевая кислота синтезируется в растениях, у животных, при­ чем часть _ фолиевой кислоты синтезируется микрофлорой кишечника. Она находится в организме как в свободном, так и в связанном состоянии, выполняя роль коферментаряда важ­ ных ферментов. Фолиевая кислота является фактором роста для многих микроорганизмов. Парааминобензойная кислота, входящая в состав фолиевой кислоты, также является фактором роста для микроорганизмов, в том числе для молочнокислых бактерий и дрожжей.

В молоке коровы содержание фолиевой кислоты колеблется от 0,004 до 2,6 мг/кг; в среднем составляет 0,5 мг/кг; в молоке овцы — 1,3; в молоке козы — 1,0; в кобыльем молоке — 0,50 мг/кг |202]. При термической обработке содержание вита­ мина в молоке возрастает на 6—7%, что происходит, по-види­ мому, за счет высвобождения связанных форм витамина. В кис­ ломолочных продуктах содержание фолиевой кислоты повыша­ ется, так как ее синтезируют молочнокислые бактерии. Так, по данным Р. Давидова, в кефире и простокваше содержание фолиевой кислоты возрастает на 22—49%, а в ацидофилине — почти -на 100%. Сыр и творог содержат небольшое количество фолиевой кислоты. При производстве творога в сгусток перехо­ дит 21—30% витамина от исходного содержания в молоке; 2/3 фолиевой кислоты творога, накапливается за счет бакте­ риального синтеза.

Холин. Холин является составной частью фосфатида ленитина к имеет следующую формулу:

ОН

I /С Н ,

НО - СН. - сн, — ж ' .

i ЧСН,

сн3

Холин регулирует жировой обмен в животном организме, при его недостатке в пище у человека развивается жировая ин­ фильтрация печени. Кроме того, в животном организме он при­ нимает участие й реакциях трансметилирования, обмене белков, входит в состав ацетилхолина и других соединений, имеющих важное физиологическое значение. Холин синтезируется расте­ ниями, жвачными животными и большинством микроорганиз­ мов. Холин — это бесцветная густая жидкость, имеющая ще­ лочную реакцию, хорошо растворимая в воде, в ’ этиловом спирте, но не растворяющаяся в эфире.

В молоке коровы у холин находится как составная часть лецитина в количестве от 60 до 480; в козьем — от 150 до 470;

101

овечьем — до 250; кобыльем — от 150 до 400 мг/кг. В молозиве его,в 2—5 раз больше, чем в молоке. При пастеризации теряется около 15% витамина, при выработке простокваши его содер.г

. Витамин В12 (кобаламин). Витамин В12 открыт сравнительно недавно, очень сложен по своей структуре, имеет эмпирическую формулу: СмНадОмЫнРСо. Витамин ВJ2 необходим человеку п животным для их жизнедеятельности, участвует в процессах обмена, катализирует реакции, связанные с образованием крови. В настоящее время широко применяется для лечения лучевой болезни, злокачественной анемии и других заболеваний.

В молоке, по данным Р. Давидова с сотрудниками, количе­ ство витамина Bi2 колеблется от 2,2. до 5,9 мкг/л, в среднем составляет 3,9 мкг/л. Наибольшее количество В12 находится в осеннем молоке, наименьшее в весеннем и летнем. Длительная и кратковременная пастеризация не оказывают заметного влия­ ния на содержание витамина В12 в молоке (разрушение состав­ ляет не более 10%)), стерилизация вызывает потерю витамина на 90% [271].

При производстве кефира содержание витамина снижается на f0—35%) за счет использования его молочнокислой микро­ флорой. Выяснено, что пропионовокислые бактерии, наоборот,, синтезируют витамин Bi2 [35, 78]. Так, в твороге, приготовлен­ ном на закваске из молочнокислых бактерий, содержание В12 колебалось от 5,4 до 13,7 мкг/кг, с добавлением пропионовокислых бактерий — от 13,7 до 29,5 мкг/кг, а в некоторых случаях достигало 130 мкг/кг [202]. В процессе хранения творога наблю­ дается снижение количества витамина В12. В сыре чеддар содержится 10,3 мкг/кг витамина Вi2, в швейцарском — 20,8; в 4других сырах— 10—14 мкг/кг.

Витамин С (аскорбиновая кислота). Аскорбиновая кислота является лаптопом 2,3-дегидро-А-гулоновой кислоты и имеет

О

н о - с - = н

сн,он

102

Аскорбиновая кислота в чистом виде представляет собой бес­ цветные кристаллы, хорошо растворимые в воде, при продува­ нии воздуха через водные растворы легко окисляется. Окисле­ ние ускоряется в присутствии тяжелых металлов (железа, меди и серебра), света, при нагревании. Окисление аскорбиновой кислоты может быть обратимым и необратимым. В первом слу­ чае образуется дегидроаскорбиновая кислота, которая легко восстанавливается в аскорбиновую кислоту, этот процесс имеет большое значение для обмена вещества в организме. При необ­ ратимом окислении аскорбиновая кислота распадается с обра­ зованием щавелевой и L-треоновой кислот:

Образующаяся при обратимом окислении дегидроаскорбиновая кислота так же, как и аскорбиновая, обладает витаминными свойствами. Продукты необратимого окисления аскорбиновой кислоты лишены витаминной активности. Аскорбиновая кислота очень широко распространена как в растительных, так и

103

животных организмах. Она играет важную роль в окислитель­ но-восстановительных процессах, происходящих в организ­ ме. Суточная потребность человека в витамине С составляет

•50—75 мг.

Всвежевыдоенном молоке содержится в основном восста­ новленная форма витамина С — аскорбиновая кислота (АК), которая под действием ряда факторов (аэрация, металлы, фер­

менты) превращается в. дегидроаскорбиновую (ДАК). Содержа­ ние этих форм в сыром молоке составляет: 67—78% (АК)

и 24—33% (ДАК) [79, 140].

Количество аскорбиновой кислоты в коровьем молоке колеб­ лется от 3 до 28 мг/кг (79, 89, 140, 194, 202, 263, 266]. По данным Р. Давидова с сотрудниками, среднее содержание витамина С в молоке коров фермы ТСХА составило 10,8 мг/кг (с колеба­ ниями от 6,6 до 17,8 мг/кг). Однако содержание витамина С

вмолоке, как подтверждает большинство исследователей, при полноценном кормлении животных, остается приблизительно на одном уровне на протяжении всего периода лактации (с неко­ торым понижением в летние месяцы). В молоке других жи­ вотных количество аскорбиновой кислоты в среднем выше, чем

вкоровьем, и составляет: в козьем— 14. мг/кг, кобыльем — 87, овечьем — 33 мг/кг (А. Валдман). В молозиве всех животных аскорбиновой кислоты содержится больше, чем' в обычном молоке.

При хранении молока количество аскорбиновой кислоты снижается по мере увеличения срока и температуры хранения [66, 79, 89, 202]. Так, по данным Р. Давидова с сотрудниками, в молоке, хранившемся при 4° С и 20° С, н.а третий день хранения количество аскорбиновой кислоты снизилось и составляло соот­ ветственно 33 и 21% от исходного. Потерн витамина при. Не­ удовлетворительной транспортировке молока могут составлять 50%. При длительной и моментальной пастеризации молока витамин С разрушается на 10—30% [66, 79, 89, 140, 194, 202, 246]. Потери витамина при гомогенизации составляют 15%• По данным многих авторов, свет действует разрушающе на вита- 'мин [7, 66, 79}; лучше Сохраняется витамин в бутылках из матового и коричневого стекла, а также в бумажных пакетах. Сохранность витамина' С зависит от формы бутылок — в широкогорлых потери его больше, вследствие большего —контакта молока' с воздухом. Многйе авторы связывают разрушение

Содержание аскорбиновой кислоты' в молочныхпродуктах зависит от тепловой обработки и длительности хранения моло­ ка, вида вырабатываемого продукта и используемых культур (некоторые виды молочнокислых палочек, по данным О. Палладиной, способны синтезировать витамин С) и других факторов. Количество аскорбиновой кислоты в сыре колеблется от 1,25

104

до 4,3 мг/'кг, в сгущенном молоке — от 15 до 30 мг/кг, сливочном масле — от 0,5 до 1,4 мг/кг, в сухом молоке, полученном распы­ лительным методом, составляет в среднем 76,0 мг/кг [131].

О б о г а щ е н и е м о л о к а и м'о л о ч н ы х

пр о д у к т о в в и т а м и н а м и

Вмолоке содержатся все основные витамины, необходимые для человека. Однако количество их не может удовлетворить полностью потребность организма (табл. 19), поэтому постоян­ но изыскиваются способы доступного обогащения молока наи­ более важными витаминами: A, D, Вь С, Bi2 и др. [31, 35, 78, 80]^

В настоящее время для обогащения молока и молочных про­ дуктов витаминами применяют различные способы, которые в известной мере зависят от свойств самих витаминов и их. способности синтезироваться в организме животных.

Витамин А не может синтезироваться в организме жвачных животных, поэтому обогащение им молока производится, глав­ ным образом, за счет подбора таких кормов, которые бы содер­

в молоке практикуется скармливание коровам концентратов витамина А, а также внесение в молоко эмульсии масляного' концентрата витамина А (вместе с витамином D).

ButaMUH D может откладываться в организме коров в форме провитамина — холестерина, который при определенных усло­ виях переходит в витамин. Но витамина D и холестерина в мо­ локе содержится очень мало. Для обогащения молока витами­ ном D, в некоторых странах его облучают в тонком слое, ультра­ фиолетовыми лучами. При облучении содержащийся в молокехолестерин изменяется и приобретает свойства витамина D3. Однако облучение молока ультрафиолетовыми лучами должно строго нормироваться, так как под влиянием .света жир может-

106

окислиться и молоко приобретает салистый привкус. Наиболь­ шее распространение получил способ внесения в молоко водо­ растворимых препаратов витамина D. Обогащение молока осу­ ществляется до уровня 1000 и. е. на 1 л (1 и. е. равна 0,025 мкг витамина D).

Витамин С содержится в коровьем молоке в недостаточном количестве. Витаминизация молока и кефира этим витамином осуществляется в нашей стране путем внесения аскорбиновой кислоты до содержания 100—НО мг на 1 л продукта. В зимневесенний период доза внесения аскорбиновой .кислоты должна быть повышена из расчета содержания 140—170 мг/л [266].

Особый интерес представляет обогащение молочных продук­ тов витаминами биологическим путем. Советскими учеными (Палладина О. К., Богданов В. М., Давидов Р. Б. и др.) уста­ новлено, что некоторые виды молочнокислых и пропионовокис'- лых бактерий и дрожжей способны синтезировать витамины Вь В2, В12, С, РР. Выделенные Всесоюзным научно-исследова­ тельским институтом жиров (ВНИИЖ) штаммы молочнокислых бактерий повышают содержание витамина С в кисломолочных продуктах в 2—4 раза, по сравнению с исходным сырьем; вита­ мина РР — в 5—10 раз; витамина Bi2 — в 20—50 раз, рибофла­ вина— в 1,5—2 раза. Комбинация молочнокислых бактерий с пропионовокислыми особенно эффективно способствует накоп­ лению рибофлавина и витамина Bj2 в кисломолочных продук­ тах [35]. Таким образом, биологический путь обогащения вита­ минами молочных продуктов, особенно таких, в основе произ-. водства которых - лежит молочнокислое брожение, является многообещающим. В данном случае дело сводится к системати­ ческому подбору штаммов микроорганизмов, которые обладали бы способностью продуцировать витамины. и давали продукт высокого качества. Биологический способ применяется также для приготовления концентрата витамина Bi2 и поливитаминно­ го препарата [36, 78]. Поливитаминный препарат, полученный при культивировании пропионовокислых бактерий, ацидофиль­ ной палочки и дрожжей, содержит витамйны Вь В2, Bj2, фолие­ вую кислоту и др. Он может быть использован для витаминиза­ ции молочных продуктов, а также в медицине и животноводстве.

Антибиотики

Антибиотиками молоко может обогащаться несколькими путями: попаданием из крови животных при лечении, внесением антибиотиков в молоко для его сохранения от порчи, при раз­ множении и росте микроорганизмов, способных вырабатывать антибиотические вещества, а также за счет синтеза их в мо­ лочной, железе.

Антибиотики, попадающие в молоко из крови животных,

.подвергавшихся лечению. ■При лечении мастита и других

107

заболеваний крупного рогатого скота применяют пенициллин, ауреомицин, стрептомицин, неомицин и др. антибиотики, кото­ рые часто вводят в виде растворов в молочную железу. Анти­ биотики-переходят в молоко и сохраняются в нем некоторое время, причем их количество и продолжительность сохранения в молоке зависят от индивидуальных особенностей животного, начальной дозы и свойств препарата. По имеющимся в литера­ туре данным [38, 160, 295] антибиотики, введенные в организм животного, переходят в молоко в течение 6 доек после введения (по некоторым данным, в течение 72—90 ч.).

Присутствие антибиотиков в молоке нежелательно, так как отрицательно отражается на развитии молочнокислых бактерий. Наиболее опасным антибиотиком при производстве кисломолоч­ ных продуктов и сыра является пенициллин, который выдер­ живает кратковременную пастеризацию молока. Так, при содержании пенициллина в количестве 0,1—0,2 ед/мл резко замедляется процесс сквашивания молока. Наиболее чувстви­ тельны к пенициллину термофильный стрептококк н молочно­ кислые палочки (развитие Str. thermophilusполностью прекра­ щается при содержании в 1 мл молока 0,025—0,05 ед. пеницил­ лина, и развитие Lbm. bulgaricum — при 0,1—0",3 ед).

Антибиотики нарушают не только процесс сквашивания при производстве кисломолочных продуктов, но и ферментативное свертывание молока при производстве творога, сыра [100, 157]. Вследствие переработки молока, содержащего антибиотики воз­ никаютразличные пороки продуктов: гнилостный, горький вкус и пороки консистенции сыра, непригодность масла для длитель­ ного хранения и др. Поэтому молочные заводы осуществляют контроль молока на присутствие антибиотиков по разработан­ ным для промышленности методикам [34', 136, 243].

Антибиотики, вносимые в молоко для его сохранения от порчи. Применение антибиотиков для сохранения молока (при­ останавливания нарастания кислотности) довольно широко испытывалось. При внесении в свежее молоко различных анти­ биотиков на некоторый срок задерживается развитие микроор­ ганизмов, главным образом, молочнокислых. Продолжитель­

108

Приведенные данные показывают, что более продолжительный срок сохраняется ■молоко при внесении ауреомицина, террамицина, а также комбинации ауреомицина с пенициллином и патулином: Несмотря на то, что антибиотики сохраняют молоко, задерживая развитие микрофлоры, все же применение их огра­ ничивается, так как они вызывают горький вкус и другие пороки молочных продуктов, задерживают развитие бактериаль­ ных культур заквасок и используются в медицинской практике (молоко, содержащее антибиотики, может вызвать нечувстви­ тельность к ним человека как к.лечебному препарату).

Антибиотики, вырабатываемые молочнокислыми бактериями. Некоторые молочнокислые бактерии {и дрожжи) способны про­ дуцировать антибиотические вещества, благодаря наличию кото­ рых многие кисломолочные продукты обладают лечебными свойствами [61, 96, 138, 182, 224, 240—242, 287]. Антибиотиче­ скими свойствами обладают кумыс, курунга, ацидофильное молоко, ацидофильно-дрожжевое молоко, ацидофильная паста. О наличии антибиотиков в кисломолочных продуктах' исследо­ ватели делают выводы по активности подавления роста опреде­ ленных культур (называемых тест-культурами) фильтратами микроорганизмов, используемых для приготовления продуктов или выделенных из них. Л. Луковникова проверила 492 штамма молочнокислых стрептококков наантибиотическую активность. В качестве тест’-культур ею были использованы Bact. coli-и Вас. mycoides. Из всех исследуеМых культур 172 штамма не обладали антибиотическими свойствами (по отношению к тест-культу­ рам), все остальные проявляли эти свойства с разной актив­ ностью, причем 31 штамм продуцировал антибиотики особенно активно. Антибиотическими свойствами обладают не только стрептококковые формы молочнокислых бактерий, но и ацидо­ фильная палочка и некоторые дрожжи.

В чистом виде выделены только два антибиотических веще­ ства.:— низин, (в кристаллическом виде) и диплококкцин. Низин выделен из фильтрата культуры Str. lactis, диплококкцин—из Str. cremoris. Диплококкцин способен подавлять рост грамположительных бактерий, по своим свойствам близок к низину, но применения не нашел. Низин широко применяется в пищевой, в том числе и молочной 'промышленности [82, 180, 229].

Штаммы Str. lactis образуют смесь антибиотиков, принадле­ жащих к низину — низин А, В, С и D, среди которых наиболее» изученным является низин А. Очищенный низин А обладает

L09