молоко лекции. Состав и свойства молока как сырья для молочной промышленности

• Название: Состав и свойства молока как сырья для молочной промышленности
• Анкор: молоко лекции.doc
• Дата: 26.11.2017
• Размер: 437 Kb.
• Имя файла: молоко лекции.doc
• Тип: Документы; #10453
• страница: 1 из 7

Состав и свойства молока как сырья для молочной промышленности

Молоко – биологическая жидкость, выделяемая молочной железой млекопитающих для поддержания жизни новорожденных. Оно синтезируется клетками эпителиальной ткани молочной железы. Питательные вещества, необходимые для синтеза молока поступают в железу с кровью. Составные части молока: белки, жиры, углеводы, находящиеся в легкоусвояемой форме.

В составе молока свыше 120 веществ, он непостоянен, зависит от возраста и породы коров, периода лактации, кормления животных. Основная доля приходится на воду 86-89%, 11-14%-сухой молочный остаток (СМО).

СМО – молочный жир от 3 до 4,5%, белки 2,8-3,6%, углеводы 4,7-4,9%. Среди белков от 2,5-3% казеина, 0,6-0,8-сывороточные белки. Также содержатся гормоны, ферменты, витамины.

Молоко представляет собой полидисперсную систему. Дисперсная фаза находится в ионно-молекулярном состоянии. Это лактоза и минеральные соли. Коллоидная система – белки, грубодисперсное состояние-дисперсный жир. Дисперсной средой является вода (основной компонент молока), она является диспергирующим элементом и растворителем отдельных компонентов. Она находится в свободном 83-86% и связанном от 3 до 5% состоянии. Свободная вода служит растворителем для водорастворимых компонентов (сахара, органические кислоты), замерзает при 0ºС и может быть удалена высушиванием.

Связанная вода входит в состав коллоидов, т.е. белков, на белках имеются ионизированные группировки или центры, которые взаимодействуют с водой. Образуется гидратная оболочка (белок казеин заряжен отрицательно).

Гидратная оболочка препятствует агретированию белков друг с другом. По свойствам связанная вода отличается от свободной. Она лишена подвижности, замерзает при температуре меньше 0ºС, недоступна микроорганизмам, нерастворяет лактозу и минеральные соли, её невозможно удалить при сушке. В сухом молоке 4% воды.

СМО – всё то, что остаётся при высушивании молока при 102-105ºС. Этот показатель определяется аналитическим путём.

СВ = ((4,9Ж + А)/4)+0,5, где Ж – процентное содержание жира, А-плотность молока в градусах ареометра

Молочный жир наиболее лобильная часть, поэтому часто говорят о сухом обезжиренном остатке СОМО. Молоко должно содержать не менее 8% СОМО, если меньше, значит в молоко добавлена вода.

Молочный жир – сложный эфир 3-х атомного спирта глицерина и жирных кислот. В молоке их более 60, причём много непредельных жирных кислот. Находятся в виде мельчайших жировых шариков от 2 до 5 мкм. Они окружены липопротеиновыми и гидратными оболочками. Модель Кинга – липопротеиновая оболочка (белки имеют заряд) и вокруг них образуется гидратная оболочка, модель стабильна, шарики не слипаются. В 1 мл молока находятся 4 млрд. шариков. В парном молоке жир находится в жидком состоянии, затем переходит в кристаллическое состояние под воздействием света, воздуха, тепла – изменение жира (гидролиз, осаливание, прогоркание –окисление жирных кислот).

Белки-высокомолекулярные соединения, более 80% их составляет казеин и 20% - сывороточные белки. Они отличаются качественным количественным составом. Сывороточные белки содержат больше незаменимых аминокислот, они более полноценны. При рН 4,6-4,7 происходит разделение белков – казеин выпадает в осадок, а сыворотные остаются на поверхности.

Казеин – фосфопротеид, он содержит фосфорную кислоту, присоединённую эфирной связью к остатку серина. Казеин в молоке находится в виде казеинаткальцийфосфатного комплекса ККФК, между фосфатом кальция и казеином есть связь. ККФК образует мицеллу, где несколько молекул казеина соединяются между собой кальциевыми мостиками.

Молекулярная масса казеина 20-25 тыс. Да. Казеин в молоке встречается в виде фракций альфа, бета и каппа. Этот белок свёртывается под действием сычужного фермента, кроме каппа фракции или под действием кислот. Поэтому доля каппа фракций не должна превышать 10 % в казеине. Изоэлектрическая точка казеина 4,6-4,7, при этом он выпадает в осадок. Эти свойства используют при производстве кисломолочных напитков и продуктов.

При повышении температуры (в том числе кипячении) казеин не изменяется. При созревании сыров на казеин действуют протеолитические ферменты и он распадается.

Сывороточные белки (альбумины, глобулины) не осаждаются под действием кислот и сычужного фермента, но осаждаются при нагревании.

Альбумин находится в виде альфа-лакто-альбумина, растворяется в воде, при нагревании молока до 70-75ºС выпадает в осадок в виде хлопьев белого цвета.

Глобулины-бетаглобулины, устойчивее альбумина, при нагревании слегка подкисленного молока до 80ºС выпадают в осадок.

Углеводы. Основной углевод – лактоза-дисахарид, состоящий из глюкозы и галактозы, присутствует только в молоке, находится в 2-х формах – альфа и бета, которые могут переходит друг в друга. При растворении сухой лактозы в воде альфа форма даёт насыщенный раствор и она может ещё растворяться, так как переходит в более растворимую бета форму. Переход продолжается до наступления состояния равновесия между ними. Лактоза менее сладкая, чем сахароза, её гидролиз протекает медленно, распадается под действием лактазы и бета-галактозидазы.

При гидролизе образуется более сладкий глюкозо-галактозный сироп. МКБ, используемые для получения ферментированных молочных продуктов используют её в качестве питательного вещества и образуют из неё молочную кислоту путём брожения. В желудке человека есть лактаза, однако у некоторых людей она отсутствует.

Минеральные соли. Содержатся как органические так и неорганические, есть кислые и основные. Соли могут быть в растворимом и коллоидном (соли фосфорной кислоты) состоянии. В растворимом состоянии соли определяют термостабильность молока. При тепловой обработке должно быть равновесие между солями лимонной кислоты (цитратами) и фосфатными. Его нарушение приводит к свёртыванию молока при тепловой обработке. При отсутствии солей кальция молоко не свёртывается сычужным ферментом.

Витамины А, Р, С, около 30% разрушаются до доставки молока на заводы, 70% водорастворимых витаминов разрушаются при тепловой обработке, остаются только жирорастворимые.

Основные физико-химические свойства молока

Плотность – отношение массы молока к его объёму при температуре 20ºС. Плотность молока 1027 – 1030 кг/м³ в градусах ареометра 27 - 30ºА. Плотность обусловлена основными составными частями СМО. Чем больше СМО, тем плотность больше, но молочный жир снижает плотность.

Температура кипения молока 100,2ºС

Температура замерзания молока – 0,54ºС

Титруемая кислотность молока обусловлена в кисломолочных продуктах в основном молочной кислотой, в парном молоке она отсутствует. Кислотность молока 16-18ºТ. Она обусловлена наличием кислых белков (казеин) и солей. Активная кислотность (рН) свежего молока 6,6-6,8 рН, при хранении молока титруемая кислотность возрастает и при кислотности 21ºТ начинается коагуляция казеина.
Фальсификация молока – всякое преднамеренное изменение физико-химических свойств и состава молока, различают:

- его разбавление водой;

- добавление обезжиренного молока и воды (двойная фальсификация)

- добавление нейтрализующих веществ (аммиак, сода)

- добавление консервирующих веществ (формалин, перекись)

Чаще всего фальсификация происходит водой, нарушаются физико-химические свойства молока, обычно фальсификацию устанавливают по плотности, т.е на каждые 10% добавленной воды плотность снижается на 0,003 г/см³. Более точно определяют по точке замерзания с помощью криоскопов.

При двойной фальсификации плотность не изменяется, поэтому определяют по жирности. Базис жирности молока составляет 3,4 (В России), если молоко разбавлено водой, то жирность уменьшается.

Добавление нейтрализующих веществ проводят чтобы снизить кислотность молока (поэтому можно добавить аммиак, соду для снижения титруемой кислотности). Так как в молоке кроме МКБ есть другие опасные для человека микробы при повышенной кислотности их рост замедляется и они не размножаются. Если нейтрализовать молоко – они сильно развиваются и молоко может стать токсичным.

Добавление консервирующих веществ. При этом молоко нельзя использовать на выработку кисломолочных продуктов. Микроорганизмы не развиваются.
Биологические свойства молока

Молоко, которое пригодно для выработки ферментируемых молочных продуктов должно быть биологически полноценным, т.е. должно быть средой благоприятной для развития МКБ. МКБ из микроорганизмов одни из самых требовательных к питательным веществам. Им необходим комплекс ростовых веществ (витамины, аминокислоты). Биологические свойства обуславливает как стимулирующие рост (витамины, ферменты, азотистые вещества), так и вещества, тормозящие рост (ингибиторы, антибиотики, бактериофаги, бактерицидные вещества).

Ухудшают биологическую полноценность молока недоброкачественный однообразный корм, недостаток белков, витамины, минеральные вещества и болезни животных, это приводит к изменению состава и свойств молока, слабому развитию МКБ. Свойства молока как среды для развития МКБ существенно зависит от сезона года и от вида кормов. Молочной промышленности известен факт весеннего несквашивания молока (это период отёла, в молоке много иммунных тел и ингибиторов МКБ), при этом снижается развитие МКБ. В свежевыдоенном молоке МКБ не развиваются, так как парное молоко содержит бактерицидные вещества (антитела и иммунные тела). Количество бактерицидных веществ определяются физиологическим состоянием животного и периодом лактации.

Бактерицидная фаза – период в течении которого бактерии, попавшие в молоко не развиваются. Она зависит от режимов охлаждения и хранения.

Хранение при 37ºС составляет 2 часа, при 30ºС – 3 часа, при 24 ºС – сутки, 5 ºС – 36 часов, 0 ºС -48 часов.

Чтобы ограничить размножение бактерий, молоко рекомендуется после получения фильтровать и охладить до 8-10 ºС. Молоко на предприятие должно поступать с температурой 8ºС. После бактерицидной фазы в молоке наступает фаза развития всех микроорганизмов. Но МКБ в процессе жизнедеятельности накапливают молочную кислоту, которая не даёт развиваться другим организмам – фаза развития МКБ. Далее фаза развития дрожжей и плесени (не боятся кислотности, МКБ не могут развиваться, так как их собственная кислотность их подавляет).

Количество микроорганизмов можно снизить тепловой обработкой. Она разрушает и все бактерицидные вещества – лизоцин разрушается при температуре 70-80ºС.
Микрофлора молока

Микрофлора молока, находящаяся в молоке накапливается в результате 2-х процессов:

- попадание микроорганизмов из вне – молочные наружные протоки молочной железы, поверхность вымени, тела животного, руки персонала.

- в результате размножения в молоке ранее попавших в него микроорганизмов.

В молоке могут присутствовать представители около 9 семейств микроорганизмов. Они относятся к МКБ и к не МКБ.

Микроорганизмы попадая в молоко сбраживают лактозу с образованием молочной кислоты и других продуктов.

МКБ характеризуются понятием энергией кислотообразования и пределом кислотообразования.

Энергия кислотообразования – скорость накопления молочной кислоты в единицу времени, т.е. время в течении которого молоко свёртывается при минимальном заражении его микроорганизмами.

Минимальное заражения – количество посевного материала, взятого бактериальной петлёй диаметром 3 мм и внесённого в 10 мл молока.

Предел кислотообразования бактерий – самая высокая кислотность, которую могут дать микроорганизмы в течении 5-7 суток культивирования их в оптимальных условиях.

Семейства молока.

- Micrococcaceae, род micrococcus, staphilococcus

Представители семейства сбраживают лактозу по типу молочнокислого брожения, имеют не высокую энергию кислотообразования, кислотность 26-60 ºТ.

В молоке происходит распад белков до пептонов, имеющих горьковатый вкус, у семейства активные протеазы.

Некоторые микрококки могут расщеплять жиры – прогоревший привкус, могут сохраняться и в пастеризованном молоке, так как термоустойчивы.

Основным местом обитания стафилококков является слизистые оболочки верхних дыхательных путей человека и животных, некоторые виды патогенны.

Свыше 90% людей является носителями патогенных штаммов. Они вызывают ангины, маститы, гнойные заболевания.

Стафилококки – круглые клетки, расположенные в виде гроздьев. Продуцируют энтеротоксины, являющиеся причиной пищевых отравлений – интоксикаций, т.е. при тепловой обработке молока они погибают, а токсины остаются, чтобы его нейтрализовать молоко следует кипятить в течении 2-х часов или при 120ºС 20 мин.

Staphilococcusaureus (золотистый стафилококк) наиболее часто встречается и при нагревании молока с этим микроорганизмом токсины не разрушаются поэтому на предприятиях строго следят за этим, проверяют ежедневно руки рабочих на гнойничковые заболевания; проводят своевременную тепловую обработку молока.

Enterobacteriaceae (кишечные палочки) рода Shigella (дизентерия - Shigella zella), брюшной тиф – Salmonella – патогенные. Aerobacter oeregenes – непатогенные, proteus – гнилостные, echerihiа - условно патогенные. Не термоустойчивые.

Aerrobacter oeregenes, E.coli развивается при 5-55ºС – бактерии группы кишечной палочки (БГКП). Роль резко отрицательная – вспучивание сыра, нечистый вкус молока. БГКП – санитарно-показательные микроорганизмы, термоустойчивы, устойчивы к дезинфицирующим веществам также как болезнетворные бактерии. Их присутствие – нарушение санитарно-гигиенических правил на предприятии. Proteusсильно расщепляют белки (протеолитическое свойство), могут вызывать пищевое отравление.

Pseudomonadoceaeрод Pseudomonas(палочки) – психрофильные микроорганизмы (0-7ºС), 25ºС, в условиях повышенной кислотности их развитие тормозится. Способны расщеплять белки, в результате появляется гнилостный, неприятный вкус, бактерии нетермоустойчивы.

Bacellaceaeобладают способностью образовывать споры. Род Bacillus – аэробы с высокой протеолитической активностью. Bacillus subtilis – сибирская язва. Clastridium – анаэробы – маслянокислые бактерии – сбраживают лактозу по типу мясляного брожения, вызывают позднее вспучивание сыра (30 суток), салистый привкус.

Lactobacteriaceae – Streptococaceae (leuconostoc) – Streptococcuslactis – молочный стрептококк; st.cremoris; st.cremoris; st.termophilus. Lactobacteriaceae, st.acetoinicus и st.diacetilactis – ароматообразующие.

St.lactis – энергия кислотообразования 10-12 ч, предел кислотообразования110-125ºС, оптимальная температура развития 30-35ºС, возбудитель естественного сквашивания молока. Сгусток образуется плотный, хорошо отделяется сыворотка (творог). St.cremoris имеет меньшую активность предела кислотообразования 110-115ºТ, при сквашивании образуется вязкий сгусток, сыворотка выделяется плохо (сметана, напитки), температура развития 25-27ºС. St.thermophilus – температура развития 40-45ºС, сгусток вязкий, чувствителен к антибиотикам – тест культура для определения наличия антибиотиков.

Leuconostoc – гетероферментативный, ароматобразующий, leuc.citroorum, leuc.parocitrouorum – низкая кислообразующая способность, способны сбраживать соли цитрусовых кислот.

Lactobacteriumlactis, lac.acidophilium, lac.bulgaricum – болгарская палочка – термоустойчивые, температура развития 40-45ºС.

Lac.casei (сырная палочка), lac.plantarum – стрептобактерии, температура развития 30-35ºС. Lac.breue, lac.bifidum – бетабактерии, кислотообразующая способность 3-8 часов, предел кислотообразования 350-400ºТ.

Уксуснкислые бактерии – грамотрицательные аэробы, используют в мочой промышленности, способствуют поддержанию определённой консистенции и приданию определённых вкусовых качеств ферментированным молочным продуктам. Acetobacter, Cluconobacterоптимальная температура развития 25-30°С, приспособлены к существованию в кислой среде. Молочные дрожжи обеспечивают спиртовое брожение, напитки приобретают слегка острый щиплющий вкус и пенистую консистенцию.

Анормальное молоко – содержит более 500 тыс. соматических клеток в 1 мл, эти клетки представлены лейкоцитами, эпителиальными. Анормальное – молоко коров, больных маститом, молоко молозева (первых 7 дней лактации) и стародойное (перед отёлом). Молозево содержит высокую долю сывороточных белков, быстро свертывается, обладает сладким привкусом, стародойное обладает соловато-горьковатым привкусом, в нём много липазы, которая расщепляет жиры. Использовать такое молоко в молочной промышленности нельзя, так как молочнкислые бактерии не развиваются. В нём присутствуют ингибирующие вещества. Большую проблему представляет молоко коров, больных маститом, среди соматических клеток маститного молока большая часть приходится на эпиталеальные. Консистенция жидкая, слизисто-творожная, цвет синеватый или желтоватый. Титруемая кислотность от 5 до 13°Т, плотность 1024-1025 кг/м³, изменён состав, в нём меньшее содержание сухих веществ – до10-11%, жира 2,2%, лактозы 4,7-3,6, увеличен содержание сывороточных белков до 3%. Общее содержание белка до 6%, в следствии чего снижается термоустойчивость молока, свёртывается при тепловой обработке. Молоко плохо свёртывается сычужным ферментом, образуется дряблый сгусток, плохо отделяющий сыворотку, с ней происходит потеря белка и жира. Маститное молоко неблагоприятно в санитарном состоянии, так в нём много стафилококков, содержатся антибиотики, иммуноглобулины, мало лактозы, МКБ не развиваются.

Для определения соматических клеток используют препарат мастоприм. При его взаимодействии с лейкоцитами молоко желируется и скорость его истечения уменьшатся. Этим методом устанавливют примесь более 6% аормального молока.