Лекция_2. Химический состав и физикохимические свойства молока химический состав молока Молоко крс представляет собой белую с желтоватым оттенком непрозрачную жидкость сладковатого вкуса и своеобразного запаха
 Скачать 237.28 Kb.
|
|
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛОКА Химический состав молока Молоко КРС представляет собой белую с желтоватым оттенком непрозрачную жидкость сладковатого вкуса и своеобразного запаха. Цельное молоко можно разделить на молочную плазму и белково-липидные комплексы. Последние представлены в молоке небольшими частицами, называемыми молочными, или жировыми, шариками. Размеры жировых шариков могут колебаться в пределах от 0,5 до 18 мкм (в среднем размеры 3 мкм. Молочная плазма — многокомпонентная система, содержащая разной степени дисперсности органические и минеральные вещества. Химический состав молока животных очень сложен. В молоке содержатся аминокислоты, белки, углеводы, липиды, фосфатиды, стероиды, витамины, ферменты и др. Основу молока составляют вода, минеральные соли, газы, кальций. Коровье молоко содержит 83…88 % воды, 12…17 % сухого вещества, в которое входят липиды, белки (в том числе 2,1…2,8 % казеина, азотистые основания, молочный сахар (лактоза, минеральные вещества и др. Наиболее богато белково-липидными компонентами молоко северного оленя, в котором, 64 % воды, 36 % сухого вещества (19 % липидов, 11 % белков (8,7 % казеина, 1,5…2,0 % азотистых оснований. Таким образом, молоко северного оленя превосходит коровье по содержанию липидов враз, белка — в 3…4 раза. По консистенции молоко оленя близко к сливкам коровьего молока. Однако оно уступает по количеству надоенного молока, так как за 7…11 месяцев лактации общий объем его у подсосных важенок составляет всего 45…84 кг. При этом оленье молоко можно использовать для производства молочных продуктов по технологиям, принципиально не отличающимся от общепринятых в молочном деле. Вода молока может находиться в свободном состоянии или в составе мицелл. Полярность воды обеспечивает формирование стабильных мицелл, в составе которых различные липиды расположены во внутренней части, а по периферии локализуются белки и углеводы. Кальций, присутствующий в молоке, образует связи с белками, придавая молоку свойства коллоида. После удаления из молока воды и липидов образуется сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО), который используется как показатель качества молока. По госстандарту СОМО из молока КРС должно быть не менее 8,0 %. Белки молока К основным белкам молока относят четыре электрофоретически разделимые фракции казеинов, сывороточные белки (β- лактоглобулин, α-лактальбумин), альбумин сыворотки крови, иммуноглобулины, β-микроглобулин, лактоферрин, церулоплазмин. Казеина содержится в молоке около 80 % от общего количества белка, тогда как β-лактоглобулина — 7…12 %, α-лактальбумина — 2…5 %, сывороточного альбумина — 0,8…1,4 %. Казеин По структуре является фосфопротеидом, обладает способностью к самопроизвольному формированию мицелл в присутствии ионов кальция, цитратов и фосфатов. Известны четыре типа казеина α s1 -, α s2 -, β-, казеин, которые присутствуют в молоке в количестве соответственно 38, 10, 39 и 13 % от суммарного количества казеинов. Казеины отличаются между собой по молекулярной массе, количеству фосфорной кислоты в них, а χ- казеин — еще и содержанием углеводов, представленных глюкозамином и сиаловыми кислотами. В молоке около 95 % казеина образуют мицеллы глобулярной формы, размер которых составляет 150…200 нм, и только 5 % казеина находится в виде мономерных форм, полимеров фракций казеина и субмицелл. Каждая мицелла содержит все виды казеина и состоит из 7000…8000 полипептидных цепей, соединенных между собой ионами Са 2+ . На периферии мицелл расположен казеин, выполняющий роль защитного коллоида. Казеин характеризуется высокой биологической ценностью благодаря содержанию в его составе полного набора аминокислот. В казеине содержится от 0,1 до 1 % фосфора, связанного сложноэфирной связью с остатками серина, входящими в молекулу белка. С казеином соединен кальций. Все это обусловливает высокие питательные качества казеина для человека. β-Лактоглобулин. После осаждения казеина (при подкислении молока или под действием реннина) остается сыворотка, содержащая набор белков, среди которых содержится β-лактоглобулин. Он относится к группе альбуминов и характеризуется высоким содержанием групп. β-Лактоглобулин состоит из двух полипептидных цепей с молекулярной массой 18,3 кДа, которые при температуре выше 30 °C способны распадаться на мономерные формы. β-Лактоглобулин придает молоку определенные физико-химические свойства. Так, в денатурированном состоянии этот белок адсорбируется на мицеллах казеина, предохраняя молоко от свертывания при сгущении. В денатурированном состоянии β-лактоглобулин препятствует створаживанию молока, поэтому молоко, предназначенное для получения творога, нельзя перегревать. α-Лактальбумин. Белок относится к гликопротеидам, состоит из одной полипептидной цепи с молекулярной массой 16,5 кДа и изоэлектрической точкой 5,1. Входит совместно с галактозилтрансферазой в состав лактозосинтазы. В стабилизации третичной структуры белковой молекулы α- лактальбумина принимают участие ионы кальция, поэтому α-лактальбумин денатурирует только при температурах выше 65 °C. Альбумин сыворотки крови (сывороточный альбумин В молоке содержится сывороточный альбумин, белок глобулярной структуры с молекулярной массой 66 кДа. Он мало чем отличается от аналогичного белка кровит. е. его синтез происходит не в молочной железе, а в других органах животных. В железе он гидролизуется до аминокислота потом вовлекается в процессы биосинтеза белка. Углеводы молока. Основным углеводом молока является дисахарид лактоза, или молочный сахар, которого содержится 4,5…5,0 %. Кроме того, в молоке может быть до 0,2 % галактозы и 0,01…0,1 % глюкозы. В составе лактозы молекулы глюкозы и галактозы связаны между собой β-1,4-гликозидной связью. В незначительных количествах в молоке присутствуют и другие олигосахариды трисахариды, тетрасахариды, пентасахариды, гексасахариды и др. Липиды молока. Жирные кислоты молока могут частично синтезироваться в молочной железе, а частично поступают из крови. Содержание нейтральных липидов в молоке может колебаться в пределах 2,8…4,5 %. При этом содержание моно- и диацилглицеринов в молоке составляет 80 %, те. всего 1,2…2,6 %. Фосфатидилхолин и фосфатидилэтаноламин являются основными фосфолипидами молока — их более 60 % всех фосфолипидов. При этом основная часть фосфолипидов молока входит в состав оболочек жировых шариков (60…70 %). Общее содержание фосфолипидов может составлять (в %): 0,02…0,06 в молоке 0,15…0,19 в сливках 0,016…0,028 в обезжиренном молоке 0,36…0,38 в масле 0,14…0,23 в пахте. При гомогенизации молока 5…15 % фосфолипидов может перейти в раствор, тогда как при сепарировании 60…70 % фосфолипидов переходит в сливки, а при сбивании сливок (при производстве масла) 50…65 % фосфолипидов переходят в пахту. Основным стерином молока является холестерин, который входит в состав жировых шариков. Содержание стеринов в молоке может достигать 0,010…0,014 % и обычно составляет 0,2…0,4 % от общего количества липидов. Биологически активные вещества липидной природы, представляющие собой оксигенированные производные полиненасыщенных жирных кислот, содержащие в углеводородной цепи пятичленные циклы, называются простагландинами В молоке содержатся низкие концентрации простагландинов. Однако их высокое содержание в крови определяет сильное регуляторное действие на секрецию молочной железы. Витамины молока. В молоке коров содержится более 23 витаминов. Основными источниками витаминов для животных являются травянистые растения, и только часть из них синтезируются микрофлорой рубца. На содержание витаминов в молоке оказывает влияние рацион кормления, физиологическое состояние, вид и порода животного и время года. Кроме того, на содержание витаминов в молоке могут влиять условия хранения и транспортировки продукции, а также воздействие различных физических факторов (низкая и высокая температура, УФ-излучение и др. Особенно высокое содержание в молоке отмечено следующих витаминов А, В, В, В, В и С. Элементный состав молока. В молоке содержится более 30 макро- и микроэлементов, которые присутствуют в свободном виде или в составе белков и биологически активных соединений. Молоко богато содержанием таких макроэлементов, как Na + , K + , Ca 2+ , Cl – , P 5+ , Mg 2+ . Микроэлементный состав молока представлен ионами Zn 2+ , Si 4+ , Fe 3+ , Al 3+ , F – ,B 3+ , Sn 2+ , Br – , Cu 2+ , Mn 2+ , Mo 2+ , Pb 2+ , I – , As 3+ , Se 2+ , Cr 3+ , Ni 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Co 2+ . При этом их действие в клетках и тканях животных проявляется только в составе белков и биологически активных соединений. Физико-химические свойства молока Общая, или титруемая кислотность. Кислотность молока определяется содержанием в его составе карбоновых кислот, лимонной кислоты, солей, аминокислот, белков. Накопление в молоке молочной кислоты свидетельствует об активной деятельности молочнокислых бактерий, использующих молочный сахар в реакциях брожения. Общая кислотность молока выражается в градусах Тернера (Т, масла — в градусах Кеттстофера К. Один градус Тернера (Т) соответствует объему 0,1 М водного раствора гидроксида натрия, необходимого для нейтрализации 100 г исследуемого продукта. Один градус Кеттстофера (К) соответствует объему 0,1 М водного раствора гидроксида натрия, необходимого для нейтрализации 5 г сливочного масла или его жировой фазы, умноженному на два. Кислотность свежевыдоенного коровьего молока колеблется в пределах 16…18 Т. Активная кислотность. В отличие от общей кислотности, активная кислотность молока определяется приборами (рН-метры), в основу работы которых положен потенциометрический метод рН — это отрицательный логарифм концентрации ионов водорода. Присутствие в молоке аминокислот, белков, карбоновых кислот и аминосодержащих соединений обеспечивает постоянство рН молока и ее буферную емкость рН свежего коровьего молока может быть равна 6,2…6,9. Плотность молока. Плотность молока КРС зависит от содержания липидов и СОМО. Плотность коровьего молока может колебаться в пределах 1,029…1,032 г/см 3 . Плотность обезжиренного молока равна 1,033…1,035 г/см 3 . Плотность оленьего молока равна 1,048 г/см 3 . Добавление к молоку воды приводит к понижению плотности молока. Осмотическое давление. Молоко имеет осмотическое давление, которое по величине близко к осмотическому давлению крови и зависит от содержания в молоке углеводов и солей. Электропроводность. В молоке содержатся различные ионы, которые и будут определять величину электропроводности. Возрастание электропроводности отмечается при болезнях животных, а понижение электропроводности возможно при разбавлении молока водой. Вязкость молока. Обусловлена взаимодействиями частиц молока при их перемещении относительно друг друга. Вязкость молока больше вязкости воды и зависит от содержания белков, липидов и солей. С повышением температуры вязкость молока понижается, но может возрастать с увеличением в молоке липидов и СОМО. Скисание молока сопровождается повышением вязкости молока. Предел колебания вязкости молока от 1,6 · 10–3 до 2,1 · 10– 3 Пас. Поверхностное натяжение. Поверхностное натяжение молока ниже этого показателя для воды, что обусловлено присутствием в молоке молекул белка и жировых шариков. Газы молока. В молоке животных присутствуют следующие газы углекислый газ, кислород, азот. При этом молоко в молочной железе коровы может содержать до 10 % СО от всего объема. Вовремя доения количество углекислого газа снижается до 4…5 %, вследствие вспенивания молока в подойнике. После доения концентрация СО снижается в течение нескольких часов до 3 %. Свертываемость молока Способность компонентов молока свертываться под действием сычужного фермента в определенных условиях среды имеет значение при производстве сыра и является оценочным критерием молока на сыропригодность. Продолжительность свертывания молока зависит от его кислотности и температуры среды. В диапазоне низких и высоких температур отмечается понижение свертываемости компонентов молока за счет того, что при низких температурах понижается активность сычужного фермента, а высокие температуры (более 65 °C) приводят к его денатурации, сопровождаемой утратой нативной структуры белковой глобулы. Оптимальной температурой для свертывания молока считается 40…42 °C. Продолжительность свертывания молока увеличивается с возрастанием его кислотности. Свертываемость молока и качество сгустка напрямую зависят от условий кормления и содержания животных. Микрофлора молока В молоке всегда присутствует определенное количество микроорганизмов. Причем качественный и количественный состав микрофлоры зависит от степени соблюдения гигиены производства молока, чистоты доильных аппаратов, помещений и др. Основными источниками микроорганизмов являются животные, помещения, корма, молокопроводы, цистерны и др. В молоке могут присутствовать различные микроорганизмы стрептококки серологических групп N и D, молочнокислые палочки (Lactobacterium bulgaricum, Bacterium acidophilum), психрофильные микробы родов Pseudomonas, Alcaligenes, Achrobacter, Flavobacterium. В случае загрязнения молока в нем могут присутствовать коли-формы, микрококки, коринебактерии, микобактерии, пропионовокислые бактерии, дрожжи, плесневые грибы, спорообразующие бактерии (бациллы, анаэробы клостридии. Высокое содержание иммуноглобулинов, лактоферрина, лизоцима и других соединений в молоке обеспечивают его бактерицидные свойства. В норме микрофлора свежевыдоенного молока представлена молочнокислыми стрептококками и лактобактериями, которые в процессе своей жизнедеятельности окисляют лактозу, вырабатывая в качестве основного продукта брожения молочную кислоту, а также СО, диацетил и летучие кислоты (уксусную, пропионовую, муравьиную, янтарную. Среди молочнокислых стрептококков следует выделить виды, активно вырабатывающие молочную кислоту Str. lactis, Str. cremoris, Str. paracirovorum. Эти стрептококки используются при изготовлении кисломолочных продуктов (сливки, кефир, простокваша, сыры и др. Оптимальными условиями для развития стрептококков служит молоко с кислотностью ниже 120 Т и температурой среды 30.32 °C. Исключение составляют термофильные стрептококки (Str. thermophilus), для которых 43.45 °C является оптимальной температурой развития. Термофильный стрептококк применяется при изготовлении ряженки, йогурта, швейцарского сыра. Пороки молока биохимического происхождения К основным порокам молока можно отнести кормовые привкусы, которые обусловлены скармливанием животным пахучих кормов или технологическими недостатками при хранении молока. Молоко способно накапливать различные пахучие вещества, содержащиеся в растениях, а также в окружающей среде. Особенно высокой адсорбирующей способностью обладает парное молоко. Вещества, придающие горечь, способны связываться в основном с белками молока. В случае высокого содержания в молоке солей натрия и калия проявляется солоноватый вкус, что характерно преимущественно для стародойного молока, которое может свидетельствовать о нарушении нормальной деятельности молочной железы, развитии воспалительного процесса в вымени животного. Поскольку в молоке содержится многоразличных по структуре липидов, то окисление некоторых из них активными формами кислорода, в частности супероксидрадикалами (О, перекисью водорода (НО, синглетным водородом (О) и другими соединениями, активизирующими протекание свободнорадикальных процессов, приводит к накоплению в молоке продуктов окисления, придающих молоку неприятный вкус. Подвержены действию окислителей прежде всего ненасыщенные жирные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая и арахидоновая, продуктами окисления которых могут быть различные альдегиды. В качестве высокомолекулярных антиоксидантов в молоке проявляется активность каталазы, пероксидазы и супероксиддисмутазы. Причем пероксидаза молока способна катализировать реакции окисления различных неорганических и органических соединений в присутствии кислорода (оксидазные реакции) или перекиси водорода (пероксидазные реакции. Специфичность по отношению субстратов пероксидаза приобретает в реакции совместного окисления, когда в каталитическом процессе участвуют два и более субстратов. При этом один из субстратов окисляется, а другой активирует фермент. Перекисное окисление липидов находится под контролем антиоксидантов, которые в молоке представлены витаминами – ретинолом, α- токоферолом, аскорбиновой кислотой. Хранение молока при повышенной температуре способствует активизации процессов окисления ненасыщенных жирных кислот (НЖК) фосфатидами, которые входят в состав мицелл или жировых шариков. Продукты окисления НЖК придают молоку рыбный привкуса продукты реакции молочной кислоты с коррозирующим металлом тары придают молоку металлический вкус. Прогорклый вкус молоку могут придавать продукты действия липаз, которые способны гидролизовать нейтральные липиды и фосфолипиды. Наличие гнилостных бактерий и кишечной палочки способствует протеканию процессов гниения, придавая молоку гнилостный, сырный и затхлый привкус, обусловленный наличием продуктов гидролиза белков. При этом кислотность молока понижается за счет накопления продуктов жизнедеятельности этих бактерий – молочной кислоты, а также продуктов брожения (этанол, СОВ молоке гнилостные микробы (сенная, картофельная бациллы) и неспоровые (бактерии гниения, протей), а также микрококки обладают протеолитической активностью, расщепляя белки молока, придавая ему горький вкус. Мыльно-молочные бактерии, попадающие в молоко из кормов, образуют щелочи, омыляющие липиды. При этом молоко не скисает, не свертывается, но приобретает вкус мыла. Молоко приобретает тягучую, слизистую консистенцию при действии молочного лейконостока (Leuconostoc lactis), продукты жизнедеятельности которого защелачивают среду, нарушая процесс свертываемости молока. Развитие гнилостных, маслянокислых бактерий и дрожжей сопровождается брожением молока, обусловливая накопление газов и кислот. Этот порок называют бродящее молоко. Действие маммококков и микрококков способствует повышению кислотности молока, а вырабатываемые этими бактериями протеолитические ферменты приводят к преждевременному его свертыванию. |