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

ориентированы к поверхности жирового шарика, причем их гид­ рофобные части находятся в жировой фазе, а гидрофильные направлены к водной среде. Второй слой представляет оболо­ чечный белок, который в виде полипептидных цепочек прилегает к гидрофильной части фосфатидов. Оба слоя связаны между собой ван-дер-ваальсовыми силами. В оболочке содержатся, стеролы, жирорастворимые витамины, ферменты (ксантиноксидаза, щелочная фосфатаза), пигменты, металлы (Fe, Си и др.) и другие соединения.

Дальнейшее изучение оболочки жировых шариков при по­ мощи электронного микроскопа и других современных методов расширило представление о ее составе и структурной организа-

о

ssB s-e Холестерин □ = * • Витамин А

Рис.'-З. Модель строения оболочки жирового шарика молока:

а — по Книгу; б — по . современным данным.

121

щелочью в присутствии фенолфталеина, в среднем титруемая кислотность молока составляет 16—18° Т [86, 131, 132].

Титруемая кислотность у отдельных животных может выхо­ дить за эти пределы под влиянием различных факторов. Одним из факторов является лактационный период. В первыедни после отела коров кислотность молока, по данным Г. Инихова,. очень высокая за счет большого содержания белков и солей,, затем по мере установления нормального химического состава молока кислотность снижается:

В первый месяц лактации кислотность достигает в среднем 20°Т, а на десятом месяце—-15—13°Т.

На титруемую кислотность оказывает влияние порода жи­ вотных [13, 164]. По данным [13] у различных пород животных, содержащихся в одинаковых условиях, следующая величина титруемой кислотности:

Как показывают приведенные цифры, свежее молоко разных пород имеет неодинаковую кислотность. Красная горбатовская и костромская породы дают молоко кислотностью выше нормы, установленной для молока, перерабатываемого на молочные консервы и используемого в цельном виде, хотя полученные изтакого молока продукты имеют хорошее качество. Заболевание животных также вызывает изменение кислотности, так, молоко коров, больных скрытым маститом, имеет пониженную кислот­ ность (8—12°Т).

123

Титруемая кислотность молока в большойстепени зависит от рациона кормления. Известно, что корма, содержащие однозамещенные фосфорнокислые соли (вико-овсяная смесь) повы- ' шают кислотность молока, преобладание в кормах трехзамехценных фосфорнокислых солей (капуста, свекла) несколько

понижает ее [86]. Повышению кислотности молока способствует недостаток в кормах солей кальция. Такие случаи наблюдаются, когда скот пасется на мокрых лугах или выпасах с кислыми травами. В этом случае в молочной железе образуется более кислый казеинат кальция, что повышает кислотность молока '[131, 132]. При длительной недостаче кальция в рационе жи­ вотных (при скармливании .больших количеств барды, силоса, свекловичного жома) повышенная кислотность молока является

•следствием серьезного нарушения минерального обмена в орга­ низме животного [39, 161, 181]. По мнению авторов, происходит нетолько образование более кислого казеина, но и выделение кальция из костной ткани. Кальций поступает из костной ткани,

.в основном, в виде плохо диссоциируемых фосфорных соедине­ ний, которые накапливаются в крови и, по-видимому, в большей -степени переходят в молоко. Подтверждением этого является наблюдаемое повышение содержания кальция и фосфора (при понижении содержания хлоридов) в молоке повышенной кис­ лотности (табл. 23).

Таблица 23

Состав золы молока при различной кислотности

Титруемая кислотность молока по всем технологическим инструкциям является критерием оценки свежести молока. Однако следует помнить, что свежее молоко может иметь повы­ шенную (до 25° Т) Кислотность и тем не менее его нельзя счи­ тать недоброкачественным, т. к. оно выдерживает пастеризацию, жипячение и дает отрицательную реакцию со спиртом. При

Л24

изучении технологических свойств молока, имеющего в свежем виде повышенную кислотность, получены следующие данные J181]: молоко вполне приемлемо для производства кисломолоч­ ных продуктов, при производстве сыра свертывается сычужным ферментом лучше, чем молоко нормальной и пониженной кис­ лотности; пригодно для производства сгущенного стерилизо­ ванного молока без сахара и не оказывает отрицательного влияния на процесс сбивания и качество сливочного масла.

Активная кислотность (pH). Она показывает, как известно, концентрацию ионов водорода и обозначается водородным показателем (десятичным логарифмом концентраций водород­ ных ионов, взятым с обратным'' знаком). Концентрация водо­ родных ионов молока обычно колеблется в пределах pH 6,5—6,8, в среднем pH равен 6,6, По величине активной кислот­ ности нельзя характеризовать свежесть молока, так как актив­ ная кислотность изменяется значительно медленнее, чем титруе­ мая. Свойство молока поддерживать pH на определенном уровне объясняется содержанием в нем буферных веществ (фосфорнокислых и лимоннокислых солей и белков). Буферные свойства белков обусловливаются наличием аминных (и кислот­ ных) групп, которые вступают в реакцию с прибавляемой кис­ лотой (или щелочью):

Диссоциация белков незначительна, поэтому активная кислот­ ность останется без изменения, а титруемая изменится. Фосфор­ нокислые соли проявляют буферные свойства путем взаимного перехода одно- и двузамещенных солей натрия и калия. При добавлении кислоты часты двузамещенных фосфатов (основ­ ных) перейдет в однозамещенные (кислые):

Na2H P04 + .НС1-----> NaH2P 0 4 + NaCl.

Так как анион Н2РС>4_ слабо диссоциирует, то pH почти не изменится, а титруемая кислотность возрастет. При добавлении щелочи часть однозамещенных фосфатов перейдет в двузамещенные с уменьшением титруемой кислотности. Лимоннокислые соли реагируют аналогично фосфорнокислым.

Изменение pH при добавлении к молоку кислоты (или при накапливании в нем молочной' кислоты в результате .молочно­ кислого брожения сахара) произойдет в том случае, когда будут использованы все аминные группы белков и двузамещенные фосфаты (и цитраты) перейдут в однозамещенные. Следова­ тельно, чем больше в молоке будет находиться буферных ве­ ществ, тем больше потребуется кислоты (или щелочи) для изменения p H 'молока. Такое явление характеризует буферную

125

емкость молока и может быть измерено определенной величи­ ной. Обычно под буферной емкостью молока понимают количе­ ство кислоты (или щелочи), которое требуется прибавить- к 100 мл молока для сдвига pH на единицу. Исходя из этого,, значение буферной емкости можно вычислить по формуле (по П. Дьяченко):

где Б — буферная емкость; К — количество кислоты (или щело­

Буферность биологических жидкостей имеет большое значе­ ние, так как это своего рода защита организма от возможного резкого изменения pH, которое может неблагоприятно (или гу­ бительно) повлиять на него. В равной степени это значение распространяется и на молоко как на биологическую жидкость, когда оно еще находится в молочной железе. Буферные свойства свежевыдоенного молока практического значения почти не имеют, но при изготовлении из него некоторых молочных про­ дуктов буферные вещества играют большую роль. Например, сыр имеет очень высокую титруемую кислотность, достигающую иногда 300° Т и выше, а pH при этом остается на уровне около 5,0, что обусловливается высокой буферной емкостью сырной массы. При такой активной кислотности вполне возможно раз­ витие молочнокислых бактерий, играющих большую роль в про­ цессе созревания сыра.

ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА МОЛОКА

Молоко по своему химическому составу является сложной жидкостью, в которой наряду с основными компонентами — жиром, белками, лактозой — содержится еще целый ряд хими­ ческих соединений, способных легко восстанавливаться и окис­ ляться. К таким веществам в первую очередь следует отнести аскорбиновую кислоту (витамин С), токоферол (витамин Е), рибофлавин (витамин Вг), цистин, глютатион, ферменты, пиг­ менты, кислород и другие легко восстанавливающиеся и окисля­ ющиеся вещества.

Количественной мерой окисляющей или восстанавливающей способности раствора является окислительно-восстановительный потенциал, который определяют электрометрическим способом. Окислительно-восстановительный потенциал показывает раз­ ность в напряжениях, возникающую между платиновым элек­

126

тродом, опущенным в молоко, и нормальным водородным элек­ тродом. Окислительно-восстановительный потенциал обознача­ ется Eh и выражается в вольтах (В) или милливольтах (мВ). Eh нормального свежего молока равен +0,2ч-+ 0,3 В ( + 200+- -+ + 300 мВ). Поскольку окислительно-восстановительный потен­ циал зависит от концентрации ионов водорода, то его выражают также символом гН2 (аналогично pH), показывающим отрица­ тельный логарифм давления молекулярного водорода в растворе. Величины Eh, гН2 и pH находятся между собой в определенной

.зависимости, которая выражается уравнением

а pH равен 6,8, то, подставляя эти значения в формулу, получим значение гН2 = 23,9. В нейтральной среде гН2 соответствует 27,3. При значениях гН2 ниже 27,3 будут протекать восстанавливаю­ щие процессы, а при значениях гН2 выше 27,3 г—окислительные

[131, 259].

Таким образом, величина окислительно-восстановительного потенциала Eh или водородного показателя гН2 позволяет судить об энергетических процессах, происходящих в молоке. Как известно, добавленная в молоко метиленовая синь обесцве­ чивается, это указывает на то, что в молоке имеются химические вещества, способные легко ркисляться. Но если вместе с мети­ леновой синью внести в молоко формальдегид, то последний окислится в муравьиную кислоту, что, в свою очередь, показы­ вает на присутствие в молоке легко восстанавливающих химиче­ ских веществ. Таким веществом является содержащийся* в моло­ ке фермент альдегиддегидраза (фермент Шардингера). Выше­ описанный химический процесс можно изобразить в видё схемы:

127

Редуктазная проба молока основана на изменении его окис­ лительно-восстановительного потенциала. При развитии в моло­ ке микроорганизмов снижается окислительно-восстановительный потенциал и при определенной величине Eh внесенные индика­ торы (метиленовая синь или резазурин) меняют окраску. Чем больше бактерий содержится в молоке, тем быстрее протекает этот процесс, причем резазурин меняет окраску при более вы­ соком значении окислительно-восстановительного потенциала, поэтому проведение редуктазной пробы с резазурином менее продолжительно.

Интересные данные были получены А. Максимовой [186] при изучении образования и сохранения диацетила в заквасках. Ею установлено, что в сильно восстанавливающей среде с пони­ жением окислительно-восстановительного потенциала диацетил

превращаясь в ацетоин

Такую сильно восстанавливающую среду создают ароматообра­ зующие бактерии Str. paracitrovorus, в то же время сильные днацетилобразователи Str. diacetilactis обладают слабыми реду­ цирующими свойствами. Оптимальные условия для образова­ ния диацетила у Str. diacetilactis лежат в пределах pH 4,5—4,7 (гНг = 6,0). При более низких pH среда обладает сильными вос­ станавливающими свойствами и диацетил исчезает через не­ сколько часов.

ПЛОТНОСТЬ

Мы знаем, что плотность молока, как и любой другой жидко­

от содержания составных частей его. Так как состав молока непостоянен, то и плотность его колеблется в довольно широких пределах от 1,027 до 1,032. Средняя величина плотности равна 1,029. Составные части молока влияют на плотность неодинако­ во. Белки, углеводы, минеральные вещества повышают, а жир, -наоборот, понижает плотность молока, так как первые три ком­ понента имеют плотность больше 1, а четвертый (жир) — мень­ ше 1. Так, по Я. Зайковгскому, составные части молока имеют следующую плотность:

128

Плотность молока изменяется под влиянием многих фактот ров, из которых необходимо отметить следующие: лактационный период, условия содержания животных, порода коров и болезни [1, 50, 84, 126, 272]. В первые дни после отела молоко (молозиво) отличается высоким содержанием белковых веществ, вследствие чего плотность его достигает— 1,040, а в некоторых случаях и выше. Плотность молока больных животных понижена, что вызывается значительными изменениями составных частей его. Свежевыдоенное молоко имет плотность ниже на 0,0008—0,0015 плотности остывшего молока, простоявшего 2—3 ч, что обуслов­

Известно, что под динамической вязкостью, или внутренним трением, понимают свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении одной части ее относительно другой. За еди­ ницу измерения динамической вязкости в Международной сис­ теме единиц (СИ) принимается паскаль-секунда (П а-с). В практике чаще применяют цуаз (пз). Соотношение между единицами следующее: пз = 0,1 Па-с. Пуаз количественно опре­ деляется силой в 1 дину, которую необходимо приложить к еди­ нице площади (1 см2), чтобы сдвинуть две параллельные по­ верхности жидкости относительно друг друга на 1 см со ско­ ростью 1 см/сек. Однако удобнее пользоваться не пуазами, так как это относительно большая величина, а 0,01 пуаза, называе­ мой сантипуазом (спз).

Вязкость молока обычно определяют по отношению к вяз­ кости воды (так называемая относительная вязкость). В сред­ нем относительная вязкость молока при 20,0° С равна 1,80 спз с колебаниями от 1,30 до 2,20 спз. Вязкость молока зависит от химического состава. По вопросу, в кг?кой степени составные части молока оказывают влияние на вязкость, единого мнения еще нет. Одни исследователи считают, что вязкость молока обусловливается главным образом белковыми веществами и в меньшей степени жиром и лактозой [126, 132, 219], а другие, наоборот, приписывают большую роль жировой эмульсии [414, 452]. Хотя в настоящее время нет достаточно полных материа­ лов о зависимости вязкости молока от его химического состава, тем не менее по имеющимся данным можно судить, что она обусловливается прежде всего белками и солевым составом, по­ скольку последний оказывает влияние на гидрофильность белков.