Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химия и физика молока. Учебное пособие.pdf
Наибольшее значение при переработке молока по сравнению с
глицерин
СЖК
триглицерид
другими его компонентами имеет молочный жир. Он представляет
собой сложную смесь, состоящую из нескольких тысяч
триацилглицеринов (триглицеридов). Триглицериды представляют
собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных
кислот.
Наряду с триглицеридами жир молока содержит небольшое
количество продуктов неполного синтеза или гидролиза липидов – дии моноацилглицеринов (ди- и моноглицеридов) и СЖК. Триглицериды
молока главным образом разнокислотные (двух- и трехкислотные),
поэтому жир имеет относительно низкую температуру плавления и
однородную консистенцию.
В состав молочного жира входит свыше 100 свободных
жирных кислот, из них 14 основных кислот содержатся в количестве
более 1 %, остальные найдены в небольших количествах.
Состав жирных кислот молочного жира непостоянен и
содержание отдельных СЖК в нем может меняться. В основном
преобладают насыщенные СЖК пальмитиновая, миристиновая и
стеариновая (составляющие в сумме в среднем 65 %), среди
ненасыщенных – олеиновая (около 35 %). Количество биологически
важных полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) – линолевой,
линоленовой и арахидоновой – в молочном жире по сравнению с
растительными маслами невысокое и составляет от 3 до 5 %.
Жирные кислоты, входящие в состав триглицеридов, влияют
на физические свойства жира. От их состава, структуры и
соотношения зависят физические свойства жира – температура
плавления, отвердевания и пр.
11
Зимой в молочном жире увеличивается количество
тринасыщенных и динасыщенно-мононенасыщенных триглицеридов.
Летом их содержание снижается и возрастает количество
легкоплавких триглицеридов, содержащих ненасыщенные жирные
кислоты. По этой причине сливочное масло, выработанное летом,
часто имеет мягкую консистенцию, выработанное зимой – твердую и
крошливую.
Физико-химические свойства жиров и отдельных фракций
триглицеридов определяются количественным соотношением
входящих в их состав жирных кислот. Для их характеристики служат
так называемые константы или химические и физические числа жиров.
Определение чисел помогает не только контролировать качество
молочного жира и в какой-то степени его натуральность, но и
регулировать технологические режимы выработки масла сливочного.
К важнейшим химическим показателям относятся кислотное,
перекисное, йодное число, число омыления, число Рейхерта-Мейссля,
Поленске, и др., к физическим – температура плавления и
отвердевания, показатель преломления и пр.
Углеводы. Основным углеводным компонентом молока
является дисахарид лактоза, или молочный сахар. Помимо лактозы в
молоке присутствует моносахариды (глюкоза, галактоза и др.), их
производные и в виде следов другие олигосахариды.
Рис. 4. Основные углеводы молока
12
Лактоза (молочный сахар) – редуцирующий дисахарид,
состоит из α-D-глюкопиранозы и β-D-галактопиранозы, соединенных
β-(1-4)-гликозидной связью. Содержание лактозы в молоке довольно
постоянно и составляет: в коровьем молоке 4,5-5,2 %, в женском
молоке до 7,5 %.
лактоза
В молоке лактоза находится в свободном состоянии в виде
двух таутомерных форм – α-лактоза (40 %) и β-лактоза (60 %).
α-Форма менее растворима, чем β-форма. Обе формы могут
переходить одна в другую, различаются они пространственной
конфигурацией полуацетального гидроксила.
При нагревании молока до температуры выше 100 ºС
(например, при стерилизации или высокотемпературной обработке)
лактоза частично превращается в лактулозу.
Лактулоза отличается от лактозы наличием остатка фруктозы
вместо остатка глюкозы. Она в 1,5-2 раза слаще лактозы и хорошо
растворима в воде. Широко применяется для производства продуктов
детского питания, так как стимулирует развитие бифидобактерий в
кишечнике детей.
Наряду с другими компонентами молока лактоза играет
важную физиологическую роль и влияет на пищевую ценность
молока. Обладая бифидогенными свойствами, она нормализует
микрофлору кишечника новорожденного. Не менее важную роль
выполняют соединения углеводов с белками и липидами.
Лактоза выполняет главным образом энергетическую
функцию. На ее долю приходится около 30 % энергетической
ценности молока. Входящие в состав лактозы моносахариды также
играют важную роль в питании и жизнедеятельности человека.
Например, глюкоза, является источником синтеза резервного углевода
организма новорожденного – гликогена, а галактоза необходима для
образования ганглиозидов мозга.
13
Свободные моносахариды. В молоке обнаружены в свободном
глюкоза
галактоза
состоянии гексозы – глюкоза (от 5 до 7 мг%) и галактоза (около
8 мг%). После тепловой высокотемпературной обработки в нем
появляется изомер галактозы – тагатоза. Часть моносахаридов
связана с белками молока.
Производные моносахаридов – фосфорные эфиры и
аминопроизводные – содержатся в молоке в свободном и связанном
состояниях.
Фосфорные эфиры моносахаридов играют большую роль в
обмене веществ, различных видах брожения и являются важными
промежуточными соединениями в синтезе лактозы и других углеводов
молока. В молоке обнаружены глюкозо-1-фосфат, глюкозо-6-фосфат,
галактозо-1-фосфат, фруктозо-1,6-дифосфат и другие моно- и
дифосфаты сахаров.
Аминопроизводные моносахаридов представлены амино-
сахарами – глюкозамином и галактозамином. Аминопроизводные
сахаров входят в состав углеводной части гликопротеидов молока –
γ-казеина, иммуноглобулинов, лактоферрина и др..
В коровьем молоке в виде следов находятся олигосахариды,
содержащие от 3 до 6 и более моносахаридов и их аминопроизводных.
Некоторые из олигосахаридов выполняют важную специфическую
функцию – стимулируют рост бифидобактерий в кишечнике
новорожденного. В женском молоке количество таких олигосахаридов
сравнительно больше, чем в коровьем.
Минеральные вещества молока являются незаменимыми его
компонентами. Они представлены более чем 50 макро- и
микроэлементами: Са, Р, Mg, Na, К, Cl, S, Fe, Сu, Mn, Zn, Al, Si, I, Br,
Mo, Cd, Pb, Co, F, Cr, Ba, Hg, Sr, Li, Cs, Sn, Se, Ni, As и др.
14
Минеральные вещества во всех пищевых продуктах, и в
частности в молоке, определяются по количеству «золы». Зола –
количество зольного остатка, получаемого после сжигания и сухого
озоления определенной навески продукта (молока). Количество золы в
молоке составляет в среднем 0,7-0,8 %.
Макроэлементы содержащиеся в молоке представлены
следующими минеральными веществами: Са, Р, Mg, Na, К, Cl и S.
Кальций и фосфор – наиболее важные макроэлементы молока.
Они содержатся в молоке в легкоусвояемой форме и хорошо
сбалансированных соотношениях. Их соединения также имеют
большое значение для процессов переработки молока.
Содержание кальция в молоке колеблется от 100 до 140 мг%.
Около 22 % всего кальция молока прочно связано с казеином (кальций
структурообразующий), остальное количество (78 %) составляют его
соли – фосфаты, цитраты и пр.
Общее содержание фосфора колеблется от 74 до 130 мг%.
Фосфор содержится в молоке в минеральной и органической формах.
Неорганические соединения представлены фосфатами кальция и
других металлов. Органически е соединения – это фосфор в составе
казеина, фосфолипидов, фосфорных эфиров углеводов, ряда
коферментов, нуклеиновых кислот и т.д.
Магний встречается в молоке в тех ж е химических
соединениях и выполняет ту же роль, что и кальций. Его количество в
молоке составляет от 12 до 14 мг%.
Калий, натрий и хлор. Содержание калия в молоке колеблется
от 135 до 160 мг%, натрия – от 30 до 60 мг%, хлора (хлоридов) – от 90
до 120 мг%. Натрий и калий содержатся преимущественно в виде
солей (ионов), и лишь небольшое их количество связано с мицеллами
казеина и оболочками шариков жира.
Микроэлементы представлены Fe, Сu, Zn, Mn, Al, Si, F, I и др.
В молоке они связаны с оболочками шариков жира (Fe, Сu),
казеином и сывороточными белками (Fe, Cu, Zn, Mn, Al, I, Se и др.),
входят в состав ферментов (Fe, Mo, Mn, Zn), витаминов (Со), гормонов
(I, Zn, Си) и т.д.
В сравнительно больших количествах в молоке содержатся Fe,
Zn, Сu, Si, Al и некоторые другие микроэлементы и в значительно
меньших – Тi, Ni, Se, Sr, As, Аg, V и др. Последние элементы часто
называют ультрамикроэлементами.
15
Биологически активные вещества и другие соединения в
молоке представлены витаминами, ферментами, гормонами, газами и
посторонними веществами (антибиотиками, пестицидами, солями
тяжелых металлов и радиоактивными веществами, растительными и
микробными ядами и другими веществами).
Витамины. Молоко содержит практически все витамины,
необходимые для нормального развития и жизнедеятельности
человека. Большинство витаминов и провитаминов поступает в
организм животного с кормом или синтезируется микрофлорой рубца.
Жирорастворимые витамины A, D, Е, К присутствуют в
молоке в активной и неактивной формах (в виде провитаминов).
Водорастворимые витамины молока представлены витаминами
группы В и витамином С (аскорбиновой кислотой).
Жирорастворимые витамины молока включены в оболочки
жировых шариков, водорастворимые присутствуют в свободном виде
и в составе коферментов различных ферментов.
Некоторые витамины, такие как, например, каротин и витамин
В
, оказывают влияние на цвет молока и молочной сыворотки.
2
При тепловой обработке молока теряется значительная часть
витаминов, особенно витамина С.
Ферменты. Молоко, полученное от здоровых животных, в
своем составе содержит более 20 истинных или нативных ферментов.
Наиболее важными ферментами молока считают амилазу, каталазу,
протеазу, липазу, лизоцим, пероксидазу, редуктазу, фосфатазу и др.
Одни из них (фосфатаза, лизоцим и др.) синтезируются
непосредственно в секреторных клетках молочной железы, другие
(каталаза, рибонуклеаза
и др.) поступают в молоко из крови
животного.
Большая часть нативных ферментов молока всех
млекопитающих является нормальными компонентами секреторных
клеток, которые участвуют в клеточном метаболизме и синтезе
составных частей молока и затем переходят в молоко при
повреждении клеток во время процесса секреции.
Возможно, некоторые гидролитические ферменты
(протеиназы, липазы и др.) специально секретируются клетками
молочной железы для оказания помощи новорожденному в усвоении
питательных веществ молока.
Кроме нативных ферментов в молоке присутствуют
многочисленные внеклеточные и внутриклеточные ферменты,
16
продуцируемые микрофлорой молока и бактериальных заквасок.
Некоторые ферментные препараты (сычужный фермент, пепсин,
β-галактозидаза и др.) специально вносят в молоко при изготовлении
молочных продуктов.
Ферменты, встречающиеся в молоке и молочных продуктах,
имеют большое практическое значение. На действии ферментов
классов гидролаз, оксидоредуктаз и других основано производство
кисломолочных продуктов и сыров.
Многие липолитические, протеолитические и другие
ферменты вызывают глубокие изменения составных частей молока во
время выработки и хранения молочных продуктов, что может
привести к снижению их пищевой ценности и возникновению
пороков. Кроме того, по активности некоторых нативных и
бактериальных ферментов можно судить о санитарно-гигиеническом
состоянии сырого молока или эффективности его пастеризации.
Принцип действия молочных ферментов имеет избирательный
характер, что позволяет контролировать свойства сырого молока и их
изменения при технологической переработке.
Амилаза расщепляет молочный сахар. Определение активности
каталазы используют при контроле молока, полученного от больных
животных. Липаза ускоряет расщепление молочного жира и липидных
компонентов молока. Лизоцим обусловливает бактериальную
активность молока, поскольку разрушает полисахариды стенок
бактерий и вызывает их гибель. Протеаза расщепляет белковые
молекулы. Пероксидаза обладает термоустойчивостью и разрушается
при температуре 80ºС. Проба на пероксидазу, а также на фосфатазу
служит критерием оценки режима тепловой обработки (пастеризации)
молока и сливок. По количеству редуктазы судят о санитарном
благополучии и степени свежести молока, по данному показателю
определяют общую бактериальную обсемененность молока.
Гормоны молока. В молоко из крови переходят эндогенные
(гормоны, выделяемые эндокринными железами животного) и
экзогенные (гормональные препараты, применяемые для
стимулирования молочной продуктивности, усвоения кормов,
развития животных и т.п.) гормоны.
Пролактин (лактогенный гормон) – это гормон передней доли
гипофиза, стимулирующий развитие молочных желез, образование и
секрецию молока. В молозиве пролактина в 2-
7 раз больше, чем в
молоке.
17
Окситоцин – это гормон задней доли гипозифа, который
стимулирует секрецию молока.
Кортикостероиды (кортикостерон, кортизол) являются
гормонами коры надпочечников, оказывают значительное влияние на
обмен углеводов и белков. Вместе с другими стероидными гормонами
способствуют развитию молочной железы, образованию и секреции
молока. Кортикостероиды в молоке связаны с белками.
Половые гормоны: мужские – андрогены (андростендион,
тестостерон) и женские эстрогены и прогестерон, определяют
половой цикл, периоды беременности и лактации. Они также
вызывают рост молочных желез, влияют на белковый, жировой и
водно-солевой обмен и т.д. В молоко переходит около 1 %
содержащихся в крови экстрогенов и прогестерона.
Тироксин принимает активное участие в регулировании
биохимических процессов в рубце, способствует повышению
массовой доли жира в молоке.
Газы молока. Молоко при получении, хранении,
транспортировке и обработке соприкасается с воздухом, газы которого
растворяются в нем согласно общим законам растворимости газов в
воде. Общее содержание газов в 1 л молока составляет 60÷80 мл, из
них на долю углекислого газа приходится 50-70 %, кислорода – 5-10 %,
азота – 20-30 %. В молоке содержится также незначительное
количество аммиака.
После дойки содержание газов в молоке устанавливается на
определенном постоянном уровне. При хранении, транспортировке и
обработке молока количество отдельных газов в нем меняется.
Посторонние вещества в молоке. В настоящее время
серьезное внимание уделяется проблеме загрязнения (контаминации)
кормов и пищевых продуктов посторонними, или чужеродными,
веществами, многие из которых являются токсичными для животных и
человека, а некоторые обладают гепатотропным и канцерогенным
действием.
К посторонним химическим веществам молока, имеющим
значение с точки зрения охраны здоровья человека, относится
широкий круг примесей: антибиотики, микотоксины, пестициды,
нитраты, тяжелые металлы (кадмий, медь, свинец, цинк, ртуть и
др.) и мышьяк.
18
Вопросы для самоконтроля
1. Какие важнейшие пищевые вещества входят в состав молока?
2. Какие факторы влияют на химический состав молока?
3. Что такое СМО?
4. Что такое СОМО?
5. В чем отличие свободной и связанной воды в молоке?
6. Перечислите основные группы белков молока.
7. Назовите основные сывороточные белки молока и дайте
краткую их характеристику.
8. Какие соединения входят в липидный состав молока?
9. Что такое молочный жир?
10. Перечислите физические и химические свойства молочного
жира.
11. Какие важные СЖК входят в состав молока?
12. По каким параметрам оценивают физико-химические
свойства липидов молока?
13. Какое соединение является основным углеводом молока?
14. Перечислите и опишите углеводы молока.
15. В чем основное отличие лактозы от лактулозы?
16. Назовите основные макро- и микроэлементы молока.
17. Какие жиро- и водорастворимые витамины входят в состав
молока?
18. Каким образом в состав молока входят ферменты?
19. Опишите ферментный состав молока.
20. Какие гормоны могут содержаться в молоке?
21. Какова доля газов в молоке?
22. Какие посторонние вещества могут встречаться в молоке?
19
3. ВИДЫ МОЛОКА
При разработке того или иного вида молока прежде всего
учитываются вкусовые привычки многонационального населения
страны, диетическая ценность продукта и эффективность его
производства. Молоко должно быть получено от здоровых
сельскохозяйственных животных (коровы, овцы, козы, кобылицы и
др.) на территории, благополучной в отношении инфекционных и
других общих для человека и животных заболеваний
В зависимости от вида животного молоко называют «коровье»,
«козье», «овечье» и т.д. Наиболее популярно в народном хозяйстве и в
промышленных масштабах на молокоперерабатывающих заводах
использовать коровье молоко. Вторым по популярности в нашей
стране является козье, в некоторых регионах кобылье.
Деление молока на типы и виды осуществляют, в первую
очередь, в зависимости от содержания жира, белка и некоторых
других факторов.
Любое молоко, используемое в промышленных масштабах,
выпускается по серии действующих в стране нормативно-технических
документов –
ГОСТ, ТУ и др. В данном пособии за основу взяты
термины и определения из следующих документов: ГОСТ 31450-2013
«Молоко питьевое», ГОСТ 33478-2015 «Молоко питьевое
обогащенное. Общие технические условия», ГОСТ 31449-2013
«Молоко коровье сырое. Технические условия», ГОСТ Р 51917-2002
«Продукты молочные и молокосодержащие. Термины и определения».
Молоко – биологическая жидкость, образующаяся в молочной
железе млекопитающих и предназначенная для вскармливания
новорожденного детеныша и предохранения его от инфекций в
начальный период жизни. Это чувствительная многокомпонентная
система, обладающая высокими питательными, иммунологическими и
бактерицидными свойствами и изменяющая свое состояние при
воздействии различных факторов (в соответствии с ГОСТ 31450-2013).
Молоко – продукт нормальной физиологической секреции
молочных желез коровы, полученный от одного или нескольких
животных в период лактации при одном или более доении, без какихлибо добавлений или извлечений из него каких-либо веществ
(согласно ГОСТ Р 51917-2002).
20