Химические свойства молока кратко

Обновлено: 30.06.2024

Коровье молоко состоит в среднем из 87% воды и 13% сухого остатка. Сухой остаток составляют белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, витамины, ферменты, микроэлементы, газы, иммунные тела, гормоны, пигменты. Под влиянием ряда причин составные части молока подвергаются количественным изменениям.

Пищевая ценность молока состоит в том, что оно содержит все необходимые для организма питательные вещества, легко переваривающиеся в пищеварительном тракте человека и имеющие высокую усвояемость. Так, усвояемость белков молока составляет 96%, жира—95% и молочного сахара — 98%.

Белки молока полноценны — они содержат все незаменимые аминокислоты: триптофан, лизин, метионин, фенилаланин, валин, аргинин, треонин, гистидин, изолейцин и лейцин. Благодаря указанным особенностям молоко является питательным и диетическим продуктом высокого качества.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОСТАВ И СВОЙСТВА МОЛОКА

Состав и свойства молока зависят от многих факторов. Главнейшие из них следующие: лактационный период, порода, корма и кормление, условия доения, возраст, условия содержания и др.

Лактационный период. После отела наступает молозивный период, который продолжается 6—8 дней (у отдельных коров даже 10 дней).

В первые дни молозиво имеет желтый или желто-бурый цвет, густую тягучую консистенцию и сладковато-соленый вкус.

В молозиве содержится в несколько раз больше витаминов (особенно A, D, Е), ферментов и иммунных тел, чем в нормальном молоке. В состав молозива входят магнезиальные соли, обусловливающие его послабляющие свойства, что способствует освобождению новорожденного организма от так называемого первородного кала. В первых удоях в молозиве содержится повышенное количество всех без исключения составных частей молока, особенно белков, главным образом альбумина и глобулина. В молозиве первого удоя отдельных коров количество указанных белков может доходить до 20% (вместо 0,6% в нормальном молоке). Новорожденным телятам необходимо выпаивать молозиво в течение всего молозивного периода. При нагревании молозиво сворачивается вследствие значительного содержания упомянутых растворимых в воде белков. Поэтому на изготовление сыров принимают молоко не ранее 10—11 , а масла — 6—7 дней после отела.

После молозивного периода молоко называют нормальным, но состав и свойства его на протяжении лактации не бывают постоянными. Количество жира, как правило, начинает повышаться с 4—5-го месяца; в меньшей мере повышается и количество белков.

Кислотность молока снижается на протяжении лактации от 20—22°Т вначале до 12—14°Т к концу ее, а в отдельных случаях может доходить до 6°Т.

Перед запуском в молоке появляется горько-солоноватый вкус, жировые шарики уменьшаются в диаметре, молоко под действием сычужного фермента плохо сворачивается. Такое молоко нельзя направлять на переработку.

Порода коров оказывает влияние на количество жира в молоке. Так, тагильская, бурая латвийская, красная горбатовская породы отличаются жирномолочностью, процент жира в молоке коров швицкой, красной степной и черно-пестрой пород невысокий.

Состав молока может изменяться, если животные долгое время находятся в условиях климата, кормления и содержания, отличных от тех, где данная порода была выведена.

Корма и кормление. Величина удоев, состав молока и его свойства зависят во многом от условий кормления; состава кормов и их полноценности.

Некоторые корма имеют отрицательное влияние на качество молока. Так, например, дача больших порций жмыхов вызывает увеличение непредельных жирных кислот в молочном жире; масло при этом бывает мягкой консистенции, при хранении сравнительно быстро портится.

При поедании кислых трав на болотистых пастбищах коровы дают молоко, слабо сворачивающееся под действием сычужного фермента. Одностороннее скармливание какого-либо корма не дает положительного эффекта. Добиться высоких удоев и повышения количества жира в молоке можно только при научно обоснованном составлении рационов; важно, чтобы корма имели достаточное количество белков, жиров, углеводов и минеральных солей, а также известное соотношение между этими веществами. Необходимо принимать во внимание и факторы внешней среды (содержание, уход и др.).

Условия доения. Факторами, влияющими на количество и состав молока при доении, являются распорядок дня на ферме, подготовка вымени, способ доения и др.

Образование и выделение молока — сложный физиологический процесс, который происходит при участии центральной нервной системы.

У животных вырабатываются и закрепляются условные рефлексы при доении, нарушение их вызывает тормозные процессы и замедление или же полное прекращение выделения молока.

Способствуют выделению молока все подготовительные работы к доению: звон доильной посуды, пульсация доильных аппаратов, соблюдение распорядка дня на ферме и др.

ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛОКА

Плотность. Плотностью молока называется отношение веса молока при температуре 20° к весу такого же объема дистиллированной воды при температуре 4°; вес воды принимается за единицу. Колебания плотности молока бывают от 1,026 до 1,034 и зависят от его химического состава; средняя плотность молока принята в СССР 1,030. Иногда определяют градус плотности: при этом сотые и тысячные доли числа плотности принимают за целые числа (например, при плотности 1,031 градус плотности будет 31).

Плотность снятого молока выше, чем цельного, и бывает от 1,036 до 1,038; это объясняется тем, что в снятом молоке почти отсутствует жир, который имеет плотность, наименьшую из всех составных частей молока.

При добавлении снятого молока к цельному плотность последнего повышается, а при вливании воды — снижается, причем каждые 10% прибавленной воды снижают плотность разбавленного молока на 0,003. Только что выдоенное молоко имеет плотность ниже (приблизительно на 0,001), чем то, которое уже хранилось 2—3 час. Причина этого в том, что жир из жидкого состояния в парном молоке со временем переходит в затвердевшее состояние и объем молока уменьшается, следовательно, плотность его повышается. При повышении температуры молока плотность его уменьшается, а при понижении увеличивается.

Плотность молока на 0,002 ниже величины удельного веса. Поэтому в случае необходимости определения удельного веса молока следует к показателю плотности прибавить 0,002, а при переводе показателя удельного веса на показатель плотности отнять от него 0,002.

Температура кипения молока в среднем равна 100,2°.

Температура замерзания. Молоко замерзает при температуре от —0,540 до —0,570°.

Кислотность молока. В молоке различают активную (pH) и общую (титруемую) кислотность. Активную кислотность определяют при научных исследованиях. В молочном деле для практических целей пользуются определением общей кислотности молока и молочных продуктов.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СОСТАВ И СВОЙСТВА МОЛОКА

ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛОКА

Температура кипения молока в среднем равна 100,2°.

Температура замерзания. Молоко замерзает при температуре от —0,540 до —0,570°.

Молоко — это продукт нормальной секреции молочной железы коровы. С физико-химических позиций молоко представляет собой сложную полидисперсную систему, в которой дисперсной средой является вода, а дисперсной фазой — вещества, находящиеся в молекулярном, коллоидном и эмульсионном состоянии. Молочный сахар и минеральные соли образуют молекулярные и ионные растворы. Белки находятся в растворенном (альбумин и глобулин) и коллоидном (казеин) состоянии, молочный жир — в виде эмульсии.

Химический состав молока непостоянен и зависит от таких факторов, как порода и возраст животного, лактационный период, условия кормления и содержания, уровень продуктивности, способ доения и др.

За время лактационного периода (около 300 дней) свойства молока трижды ощутимо меняются. Молоко, получаемое в первые 5−7 дней после отела (первый период), называют молозивом, во второй период получают обычное молоко, а в третий (последние 10−15 дней перед отелом) — стародойное.

Молозиво по консистенции более густое, чем обычное молоко, цвет его интенсивно желтый, оно солоновато на вкус, имеет специфический запах. Молозиво характеризуется большим содержанием белков (до 11%) и минеральных веществ (до 1,2%), высокой кислотностью (40−50 °Т). Молозиво не подлежит приему на завод и переработке.

Молочный жир раньше рассматривался как самая ценная составная часть молока. В настоящее время содержание молочного жира тесно связывают с количеством белка. Как правило, молоко с повышенным содержанием жира отличается и значительным количеством белка. Удой молока и содержание жира увеличиваются с возрастом животного (до шестого года), а затем постепенно уменьшаются.

Содержание молочного сахара на протяжении всех лет лактации остается постоянным.

Количество и состав молока определяются уровнем продуктивности и полноценностью кормления. При увеличении дозы перевариваемого протеина в рационе на 25−30% по сравнению с нормой удой повышается на 10%, а содержание жира и белков в молоке — на 0,2−0,3%. Увеличив содержание жира в молоке всего на 0,1%, по стране можно получить дополнительно десятки тысяч тонн масла.

Компоненты молока делят на истинные и посторонние, а истинные — на основные и второстепенные исходя из содержания в молоке.

Наличие посторонних веществ в молоке обусловлено химизацией сельского хозяйства, лечением заболеваний крупного рогатого скота, загрязнением окружающей среды предприятиями и транспортом.

Такие основные компоненты, как молочный жир, лактоза, казенны, лактоальбумин, лактоглобулин, синтезируются в молочной железе и встречаются только в молоке.

При производстве, оценке состава и качества молока принято выделять содержание жировой фазы и молочной плазмы (все остальные компоненты, кроме жира). С технологической и экономической точек зрения молоко подразделяют на воду и сухое вещество, в которое входят молочный жир и сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО).

Наибольшие колебания в химическом составе молока происходят за счет изменения воды и жира; содержание лактозы, минеральных веществ и белков постоянно. Поэтому по содержанию СОМО можно судить о натуральности молока.

Белки молока

За последние годы сформировалось устойчивое мнение, что белки являются самой ценной составной частью молока. Белки молока — это высокомолекулярные соединения, состоящие из аминокислот, связанных между собой характерной для белков пептидной связью.

Белки молока делят на две основные группы — казеины и сывороточные белки.

Казеин относится к сложным белкам и находится в молоке в виде гранул, которые формируются при участии ионов кальция, фосфора и др. Размер казеиновых гранул зависит от содержания ионов кальция. С уменьшением содержания кальция в молоке эти молекулы распадаются на более простые казеиновые комплексы.

Казеин в сухом виде представляет собой белый порошок, без вкуса и запаха. В молоке казеин связан с кальцием и находится в виде растворимой кальциевой соли. Под действием кислот, кислых солей и ферментов казеин свертывается (коагулирует) и выпадает в осадок, что используется в производстве кисло-молочных напитков, сыров, творога. После удаления казеина в молочной сыворотке остаются растворимые сывороточные белки (0,6%), основными из которых являются альбумин и глобулин, которые относятся к белкам плазмы крови.

Альбумин относится к простым белкам, хорошо растворим в воде. Под действием сычужного фермента и кислот альбумин не свертывается, а при нагревании до 70 °C выпадает в осадок.

Глобулин — простой белок — присутствует в молоке в растворенном состоянии, свертывается при нагревании в слабокислой среде до температуры 72 °C.

Глобулин является носителем иммунных тел. В молозиве количество сывороточных белков достигает 15%. Сывороточные белки все шире используют в качестве добавок при производстве молочных и других продуктов, так как с точки зрения физиологии питания они более полнопенные, чем казеин, поскольку содержат больше незаменимых кислот и серы. Степень усвоения белков молока — 96−98%.

Из других белков наибольшее значение имеет белок жировых шариков, который относится к сложным белкам. Оболочки жировых шариков состоят из соединений фосфолипидов и белков (липопротеиды) и представляют собой лецитино-белковый комплекс.

Молочный жир

Молочный жир в чистом виде — сложный эфир трехатомного спирта глицерина и предельных (и/или непредельных) жирных кислот. Молочный жир состоит из триглицеридов, свободных жирных кислот и неомылясмых веществ (витаминов, фосфагидов) и находится в молоке в виде жирных шариков диаметром 0,5−10 мкм, окруженных лепитино-белковой оболочкой. Оболочка жирового шарика имеет сложную структуру и химический состав, обладает поверхностной активностью и стабилизирует эмульсию жировых шариков.

В молочном жире преобладают олеиновая и пальмитиновая кислоты, кроме того, в отличие от других жиров в нем содержится повышенное (около 8%) количество низкомолекулярных (летучих) жирных кислот (масляная, капроновая, капри- ловая, каприновая), которые определяют специфический вкус и запах молочного жира. Для характеристики жирно-кислот- ного состава молочного жира используют важнейшие химические числа — кислотное, омыления, йодное, Рейхерта-Мейсля, Поленске.

Молочный жир может находиться в отвердевшем (кристаллическом) и расплавленном состояниях, температура застывания -18−23 °С, температура плавления 27−34 °С. Плотность молочного жира при температуре 20 °C составляет 930- 938 кг/м 3 . В зависимости от температурных условий среды глицериды молочного жира могут образовывать кристаллические формы, различающиеся строением кристаллической решетки, формой кристаллов, температурой плавления.

Малоустойчивый к воздействию высоких температур, световых лучей, водяных паров, кислорода воздуха, растворов щелочей и кислот, молочный жир под их влиянием гидролизуется, осаливается, окисляется и прогоркает.

Кроме нейтральных жиров в молоке содержатся жироподобные вещества — фосфатиды (фосфолипиды) лецитин и кефалин и стерины — холестерин и эргостерин.

Энергетическая ценность 1 г молочного жира составляет 9 ккал, усвояемость — 95%.

Молочный сахар

Молочный сахар (лактоза) C₁₂H₂₂O₁₁, в современной номенклатуре углеводов относится к классу олигосахаридов. Этот дисахарид играет важную роль в физиологии развития живых организмов, так как является практически единственным углеводом, получаемым новорожденными млекопитающими с пищей. Лактоза расщепляется ферментом лактазой, выступает источником энергии и регулирует кальциевый обмен.

В желудке человека фермент лактазу обнаруживают уже на третьем месяце развития плода, и содержания се достаточно на протяжении всей жизни, если молоко постоянно входит в рацион питания.

Лактоза существует в изомерных формах α— и β— обладающих разными физическими свойствами. В молоке преобладает «α-форма лактозы, которая придает молоку сладковатый привкус, легко усваивается организмом, но не проявляет выраженных бифидогенных свойств (не является регулятором микробиологических процессов).

По сравнению с сахарозой лактоза менее сладкая и хуже растворяется в воде. Если принять сладость сахарозы за 100 ед., то сладость фруктозы будет 125 ед., глюкозы — 72 ед., а лактозы — 38 ед.

Растворимость лактозы 16,1% при температуре 20 °C 30,4% при 50 °C, 61,2% при 100 °C, в то время как растворимость сахарозы при этих температурах составляет соответственно 67,1; 74,2 и 83%.

Лактоза является главным источником энергии для молочно-кислых бактерий, которые сбраживают ее на глюкозу и галактозу и далее до молочной кислоты. Под влиянием молочных дрожжей конечные продукты распада лактозы — главным образом спирт и углекислый газ.

Особенность лактозы — медленное всасывание (усвоение) стенками желудка и кишечника. Достигая толстого кишечника, она стимулирует жизнедеятельность бактерий, продуцирующих молочную кислоту, которая подавляет развитие гнилостной микрофлоры.

Кроме лактозы в молоке в небольших количествах содержатся и другие сахара, прежде всего аминосахара, которые связаны с белками и действуют как стимуляторы роста микроорганизмов.

Энергетическая ценность 1 г углеводов (лактозы) — 3,8 ккал. Усвояемость молочного сахара составляет 99%.

Минеральные вещества (соли молока)

Под минеральными веществами понимаются ионы металлов, а также соли неорганических и органических кислот молока. В молоке содержится около 1% минеральных веществ. Большую часть из них составляют средние и кислые соли фосфорной кислоты. Из солей органических кислот присутствуют главным образом соли казеиновой и лимонной кислот.

Минеральные вещества содержатся во всех тканях организма, участвуют в формировании костей, поддерживают осмотическое давление крови, являются составной частью ферментов, гормонов.

Соли молока и микроэлементы наряду с другими основными компонентами обусловливают высокую биологическую ценность молока. Избыток солей влечет за собой нарушение коллоидной системы белков, в результате чего они выпадают в осадок. Это свойство молока используется для ускорения коагуляции белка в производстве творога и сыров.

В зависимости от концентрации в молоке минеральные вещества делятся на макро- и микроэлементы. Содержание макроэлементов в молоке зависит от породы коров, стадии лактации, средние их значения приведены в табл. 1.

Та6лица 1. Макроэлементный состав коровьего молока

Среднее содержание, мг/100 г

Микроэлементы присутствуют в молоке в виде ионов и являются жизненно необходимыми веществами. Они входят в состав многих ферментов, активизируют или ингибируют их действие, могут быть катализаторами химических превращений веществ, вызывающих различные пороки молока. Поэтому концентрация микроэлементов не должна превышать допустимых значений. Средний микроэлементный состав молока представлен в табл. 2.

Таблица 2. Микроэлементный состав коровьего молока

Среднее содержание, мкг/100 г

Организм человека испытывает высокую потребность в таких микроэлементах, как железо, медь, кобальт, цинк, йод. Растущий детский организм особенно нуждается в кальции, фосфоре, железе, магнии.

Особенности состава молока различных сельскохозяйственных животных

В пищу и для выработки различных молочных продуктов используется не только коровье молоко, но и молоко ряда других сельскохозяйственных животных. Так, высококачественную брынзу получают из овечьего молока, кумыс — из кобыльего. Средний химический состав основных компонентов молока сельскохозяйственных животных приведен в табл. 3.

Таблица 3. Характеристика молока животных различных видов

Вид молока

сухие вещества

жир

белок

лактоза

зола

Козье молоко наиболее близко к коровьему по составу и свойствам. Оно характеризуется сладковатым вкусом и характерным запахом. В козьем молоке больше жира, кальция, фосфора, молочный жир имеет более высокую дисперсность.

Овечье молоко имеет белый цвет с сероватым оттенком, что объясняется отсутствием каротина, хотя содержание витамина, А значительное.

Кобылье молоко обладает сладким, немного терпким вкусом и запахом, более вязкое, белого с голубоватым оттенком цвета. По сравнению с коровьим молоком оно содержит меньше жира, белка, минеральных веществ, в его белках преобладают альбумин и глобулин. Молоко богато витаминами, особенно витамином С (в 5−7 раз больше, чем в коровьем молоке). Молоко кобылицы оказывает бактерицидное действие. Жир в кобыльем молоке более диспергирован, чем в коровьем.

Ослиное молоко по химическому составу, органолептическим показателям незначительно отличается от кобыльего.

Молоко ослицы при свертывании образует хлопьевидный сгусток, имеет высокую биологическую ценность и относится к лечебным продуктам питания.

Буйволиное молоко обладает приятным вкусом и запахом, более вязкое, чем коровье, за счет значительного содержания жира и СОМО.

Для верблюжьего молока характерны сладковатый вкус, вязкая консистенция, повышенное содержание фосфорных и кальциевых солей.

Органолептические и физико-химические свойства молока

Молоко, полученное от здоровых сельскохозяйственных животных, характеризуется определенными органолептическими показателями (вкус, запах, цвет, консистенция) и физико-химическими (титруемая и активная кислотность, плотность, вязкость, поверхностное натяжение, осмотическое давление, температура замерзания и кипения, электрическая проводимость, диэлектрическая постоянная, светопреломление).

По изменению органолептических и физико-химических свойств можно судить о качестве молока. Такие факторы, как болезнь животных, изменение рациона их кормления, хранение молока в неблагоприятных условиях, фальсификация и др., способствуют снижению качества молока и ставят под сомнение возможность его использования в качестве сырья для выработки других продуктов питания.

В соответствии со стандартом молоко-сырье должно иметь однородную консистенцию без осадков и хлопьев, белый цвет (со слабым желтым оттенком), без привкусов и запахов, не свойственных натуральному свежему продукту.

Белый цвет и непрозрачность молока обусловлены тем, что свет, попадающий на молоко, рассеивается коллоидными частицами белков и шариками жира. Присутствие в молоке желтоватого оттенка зависит от наличия каротина, растворенного в жире. Характерный слабовыраженный сладковатый вкус определяют такие вещества, как лактоза, хлориды, жирные кислоты и жир. Присущий молоку запах вызван наличием некоторых летучих соединений (ацетона, летучих жирных кислот, ди метил сульфида и др.).

Общая (титруемая) кислотность является важнейшим показателем свежести молока и отражает концентрацию составных частей молока, имеющих кислотный характер. Она выражается в градусах Тернера °Т и для с веже выдоен, но го молока составляет 16−18 °Т. Основными компонентами молока, обусловливающими титруемую кислотность, выступают кислые фосфорно-кислые соли кальция, натрия, калия, лимонно-кислые соли, углекислота, белки. На долю белков в создании титруемой кислотности молока приходится 3−4 °Т. При хранении молока титруемая кислотность увеличивается за счет образования молочной кислоты из лактозы.

Активная кислотность рН является одним из показателей качества молока и определяется концентрацией водородных ионов. Для свежего молока рН находится в пределах 6,4- 6,8, у молока слабокислая реакция.

От значения рН зависит коллоидное состояние белков молока, развитие полезной и вредной микрофлоры, термоустойчивость молока, активность ферментов.

Молоко обладает буферными свойствами благодаря наличию белков, гилрофосфатов, цитратов и диоксида углерода. Это доказывается тем, что рН молока не изменяется при некотором повышении титруемой кислотности. Под буферной емкостью молока понимают количество 0,1 н кислоты или щелочи, необходимое для изменения рН среды на 1 ед. При образовании молочной кислоты равновесие между отдельными буферными системами сдвигается и рН снижается. Молочная кислота растворяет также коллоидный фосфат кальция, что приводит к повышению содержания титруемых гидрофосфатов и увеличению действия кальция на результат титрования.

Плотность молока — это отношение массы молока при температуре 20 °C к массе того же объема воды при температуре 4 °C. Плотность сборного коровьего молока находится в диапазоне 1027−1032 кг/м 3 . На плотность молока влияют все составные части, но в первую очередь сухое обезжиренное вещество (белки, минеральные вещества и др.) и жир. При обезжиривании плотность молока повышается, разбавление водой приводит к понижению плотности. При добавлении воды к молоку в количестве 10% плотность уменьшается на 0,003 ед., поэтому может находиться в пределах колебания плотности молока. Достоверно фальсификацию (разбавление водой) можно определить по плотности, если добавлено 15% воды.

Осмотическое давление молока довольно близко к осмотическому давлению крови и составляет около 0,66 МПа. Главную роль в создании осмотического давления играют молочный сахар и некоторые соли. Жир в создании осмотического давления не участвует, белку принадлежит ничтожная роль. Осмотическое давление молока благоприятно для развития микроорганизмов.

Температура замерзания молока (криоскопическая температура) тесно связана с его осмотическим давлением и у здоровых коров практически не меняется. Поэтому по криоскопиче- ской температуре можно достоверно судить о фальсификации молока. Криоскопическая температура молока ниже нуля и в среднем составляет -0,54 °С. При добавлении воды в молоко температура его замерзания повышается (1% добавленной воды повышает температуру замерзания натурального молока на 0,006 °С).

Вязкость молока почти в 2 раза больше вязкости воды и при 20 °C для разных видов молока составляет (1,3−2,1) 10 -3 Па*с. Самое сильное влияние на показатель вязкости оказывают количество и дисперсность молочного жира и состояние белков.

Поверхностное натяжение молока приблизительно на треть ниже, чем у воды, и составляет 4,4−10 -3 Н/м. Оно зависит прежде всего от содержания жира, белков. Белковые вещества снижают поверхностное натяжение и способствуют образованию пены.

Оптические свойства выражаются коэффициентом рефракции, который для молока составляет 1,348. Зависимость коэффициента преломления от содержания сухих веществ используют для контроля СОМО, белка и определения йодного числа рефрактометрическими исследованиями.

Диэлектрическая постоянная молока и молочных продуктов определяется количеством и энергией связи влаги. Для воды диэлектрическая постоянная 81, для молочного жира 3,1−3,2. По диэлектрической постоянной контролируют содержание влаги в масле, сухих молочных продуктах.

Показатель преломления молока при 20 °C составляет 1,3340−1,3485. Он определяется показателем преломления воды 1,3329 и наличием сухого обезжиренного остатка (СОМО), а точнее, лактозы, казеина и других белков, минеральных солей и прочих веществ. В связи с этим по показателю преломления, который измеряют рефрактометром, контролируют массовую долю СОМО, белков и лактозы.

Молоко характеризуется определенными физико-химическими, органолептическими и технологическими свойствами. Они могут меняться под влиянием различных факторов (стадии лактации, болезни животных, условий содержания и кормления и т. д.), а также при фальсификации молока. Поэтому их определение позволяет оценить натуральность, качество молока и пригодность его к переработке в различные молочные продукты.

Физико-химические свойства молока

Физико-химические свойства молока (кислотность, плотность, вязкость, окислительно-восстановительный потенциал и др.) обусловливаются составом и свойствами компонентов, содержащихся в нем.

Физико-химические свойства отражают взаимосвязи между изменениями вещественного и энергетического характера и описывают состояние вещества через измеряемые величины. Концентрация и степень дисперсности частиц по-разному влияют на эти свойства.

Например, частицы всех дисперсных фаз влияют на плотность, кислотность и окислительно-восстановительный потенциал. Составные части молока, присутствующие в эмульгированном и коллоидном состояниях, оказывают влияние на вязкость и поверхностное натяжение, а находящиеся в виде молекулярной и ионной дисперсии обусловливают осмотическое давление, снижение температуры замерзания и электропроводности. Изменения физико-химических свойств молока и их причины показаны в таблице 1.

Таблица 1 — Физико-химические свойства молока и их возможные изменения

Кислотность молока

Кислотность молока обусловлена главным образом наличием в нем кислых солей и белков. Ее выражают в показателях титруемой и активной кислотности.

Титруемая кислотность выражается в условных градусах — градусах Тернера. Под градусами Тернера понимают количество миллилитров (см 3 ) децинормального раствора щелочи (0,1 н р-ра), которое расходуется на нейтрализацию 100 см 3 молока. Кислотность свежевыдоенного молока в среднем составляет 16-18 °Т.

Кислотность молока у отдельных животных может изменяться в довольно широких пределах. Она зависит от рационов кормления, породы, возраста, индивидуальных особенностей животного, лактационного периода и т. д. В первые дни после отела кислотность молока (молозива) очень высокая (до 50°Т) за счет большого содержания белков и солей. По мере установления нормального химического состава молока кислотность снижается. Стародойное молоко (полученное в конце лактации) имеет низкую кислотность (до 10 °Т).

Молоко от коров, болеющих маститом, также имеет низкую титруемую кислотность.

В большой степени титруемая кислотность молока зависит от рационов кормления может достигать 23-26 °Т. Свежее натуральное молоко с повышенной естественной кислотностью пригодно для производства кисломолочных продуктов и сыра (оно подлежит приемке на основании стойловой пробы).

При хранении сырого молока кислотность повышается, что вызывает нежелательные изменения свойств молока, например, снижение устойчивости белков при нагревании. Поэтому титруемая кислотность является одним из критериев оценки качества молока при приемке на молочном заводе.

Активная кислотность

Активная кислотность выражается концентрацией водородных ионов, или водородным показателем (рН). Водородный показатель — отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода, находящихся в растворе. Водородный показатель свежего натурального молока, определяемый потенциометрическим методом с использованием рН-метра, равен в среднем 6,6-6,7.

Величина рН зависит от концентрации отдельных составных частей молока и сдвига фазового равновесия. Величина его изменяется при разбавлении (повышается) или концентрировании (понижается) молока, при термической обработке (незначительное снижение). Наиболее сильное влияние на рН молока оказывают процессы обмена веществ молочнокислых бактерий.

В производственных условиях измерять рН необходимо в тех случаях, когда процесс сквашивания или величина активности водородных ионов оказывают решающее влияние на качество и выход молочных продуктов. Например, требуется достигнуть определенного значения рН для максимального выделения составных частей молока при производстве кисломолочных продуктов и сыров. От величины рН зависят многие производственные показатели: коллоидное состояние белков молока и стабильность полидисперсной системы молока; условия роста полезной и вредной микрофлоры с ее влиянием на процессы сквашивания и созревания; состояние равновесия между ионным и коллоидным фосфатом кальция и обусловленная этим термоустойчивость белковых веществ; активность нативных и бактериальных ферментов; скорость образования типичных компонентов вкуса и аромата отдельных молочных продуктов; очищающе-дезинфицирующая способность моющих и дезинфицирующих средств. Таким образом, активная кислотность служит для молока показателем качества и фактором управления технологическими процессами.

Активная кислотность не совпадает с титруемой, При хранении сырого молока титруемая кислотность изменяется значительно быстрее, чем активная. Такое несовпадение обьясняется буферными свойствами молока. Благодаря содержанию гидрофосфатов, белков, цитратов и двуокоси углерода молоко действует как комплексный буфер. Количество кислоты или щелочи, которое необходимо добавить к 100 мл молока, чтобы изменить рН на единицу, называется буферной емкостью молока.

Буферные свойства защищают молоко и молочные продукты от возможного резкого изменения рН, которое может повлиять на них неблагоприятным образом. При производстве кефира, например, при титруемой кислотности 80°Т рН имеет небольшую величину — 4,76. Это дает возможность для развития молочнокислых бактерий.

Плотность молока

Плотность молока — это масса молока при 20 °С, заключенная в единице объема (кг/м 3 ). Определяется ареометрическим методом. Зависит от температуры молока и его составных частей. Из-за непостоянства состава колеблется в пределах 1026-1032 кг/м 3 .

Плотность молока изменяется в течение лактационного периода и под влиянием других факторов. В первые дни после отела (молозиво) плотность достигает 1400 кг/м 3 . Плотность молока от больных животных ниже плотности нормального молока.

По плотности молока судят о его натуральности. При добавлении к молоку воды плотность его уменьшается (10 % добавленной воды снижает плотность в среднем на 3 кг/м 3 ). Подснятие сливок или разбавление обезжиренным молоком вызывает повышение плотности.

Вязкость

Вязкость — это свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении одной ее части относительно другой. На вязкость молока оказывают влияние эмульгированные и коллоидно-растворимые частицы, в частности концентрация жира, величина жировых шариков и распределение их по размерам, наличие агломератов жировых шариков, содержание казеина и его состояние (гидратация, величина мицелл), состояние сывороточных белков, обработка молока после доения, нагревание молока, время лактации и т. д.

Содержание лактозы и ионов, а также сывороточные белки оказывают очень незначительное влияние на вязкость молока в нативном состоянии. В среднем вязкость молока при 20°С равна 1,8·10 -3 Па·с, вязкость молозива достигает 25·10 -3 Па·с. При нагревании вязкость повышается в том случае, если температура превышает точку коагуляции сывороточных белков. Это используется в производстве сгущенного молока.

Самое сильное влияние на вязкость молока оказывает молочный жир. Повышенной вязкостью, например, обладает гомогенизированное молоко, что основано на увеличении общей поверхности жировых шариков и адсорбции мицелл казеина на этой поверхности при образовании адсорбционной оболочки жировых шариков.

Массовая доля жира, давление и температура гомогенизации значительно влияют на повышение вязкости. Особенно хорошо это заметно при гомогенизации высокожирных продуктов, например, сливок. Гомогенизация охлажденных сливок может привести к формированию пудингообразной консистенции продукта. С увеличением массовой доли сухих веществ в молочных продуктах вязкость также повышается.
Различают следующие виды вязкости: структурная вязкость, которая снижается по мере увеличения напряжения сдвига. Вещества, характеризующиеся такой вязкостью, являются более жидкотекучими. Структурная вязкость проявляется в том случае, если растворенные частицы крупнее молекул растворителя; дилатансия — повышение вязкости вещества по мере увеличения напряжения сдвига. Такой вид жидкотекучести встречается достаточно редко; пластичность — предел текучести. До начала текучести необходимо преодолеть предельную величину действующего напряжения сдвига. Наступающая затем текучесть может быть идеально-вязкой, структурно-вязкой или дилатантной.

Вязкость влияет на физико-химические процессы в производстве молока и молочных продуктов. Высокая вязкость отрицательно сказывается на скорости разделения в творожных сепараторах, сепараторах молокоочистителях, сливкоотделителях и бактериофугах. С вязкостью связана кристаллизация лактозы при производстве концентратов молочной сыворотки. Диффузия молекул лактозы в зародыши кристаллов замедляется, так как коэффициент диффузии зависит от вязкости раствора.

Отрицательно сказывается высокая вязкость при производстве сметаны и других высокожирных продуктов. Например, при опорожнении резервуаров для сливок или сметаны на их стенках остается большое количество продукта вследствие его адгезии, что ведет к сверхнормативным потерям в производстве.

Показатель вязкости играет важное значение при производстве кисломолочных продуктов. Вязкость жидких кисломолочных продуктов зависит от напряжения и скорости сдвига (для неньютоновских жидкостей). Жидкие кисломолочные продукты относятся к аномально вязким (псевдопластичным) жидкостям. Структура продукта определяет его консистенцию. Измерение реологических свойств жидких кисломолочных продуктов значительно дополняет характеристику их структуры и консистенции. Для этого определяют структурную вязкость продукта с неразрушенной, разрушенной и восстановленной структурами, условную и пластическую вязкости. Для производства высококачественных кисломолочных продуктов необходимо на стадии окончания сквашивания определять условную вязкость сгустка (вязкость, определяющаяся по времени истечения сгустка при температуре 20 °С из специальной пипетки вместимостью 100 см3 и измеряемая в секундах).

Тормозящие действия высокой вязкости на движение эмульгированных и суспензированных частиц имеют свои положительные стороны, например, при производстве сгущенного молока, какао-напитков и некоторых других молочных продуктов. Вязкость иногда искусственно увеличивают, добавляя стабилизаторы, повышающие вязкость. Существует связь между вязкостью молока и молочных продуктов и представлениями об их качестве. Сгущенное молоко и сметану потребитель оценивает, прежде всего, по их густой и тягучей консистенции. С повышенной вязкостью он связывает повышенное содержание компонентов молока и молочных продуктов и, следовательно, более высокое качество продукта.

Поверхностное натяжение молока

Поверхностное натяжение молока на границе соприкосновения с воздухом является следствием существования внутреннего давления — силы, втягивающей молекулы внутрь жидкости и направленной перпендикулярно к поверхности. Поверхностное натяжение молока (около 44·10 -3 Н/м) ниже, чем воды (72,7·10 -3 Н/м), так как в молоке есть вещества, снижающие поверхностное натяжение (поверхностно-активные вещества). К ним относятся белки плазмы молока, белки оболочек жировых шариков, фосфолипиды, жирные кислоты.

Поверхностное натяжение молока зависит от многих факторов, так, оно понижается с увеличением температуры и при прогоркании молока, поскольку при липолизе образуются поверхностно активные вещества в виде жирных кислот, ди- и моноглицеридов. От поверхностного натяжения зависит пенообразование молока, возникающее при механической обработке, при растворении сухого молока и т. д.

Все факторы, снижающие поверхностное натяжение, уменьшают пенообразование, и наоборот. Это играет большую роль в технологии многих молочных продуктов и влияет на их качество.

Температура замерзания молока

Температура замерзания молока — величина довольно постоянная, в среднем равна 0,54 °С. Это свойство зависит от количества растворенных в молоке частиц, а не от их вида или структуры. Оно обусловлено только истинно растворимыми составными частями молока: лактозой и солями, причем последние содержатся в молоке примерно в постоянной концентрации.

Температура замерзания молока колеблется в узких пределах— -0,53…-0,55 °С. Зависимость температуры замерзания от концентрации истинно растворимых составных частей молока позволяет установить фальсификацию молока водой. При разбавлении молока водой температура замерзания повышается.

Кроме того, на температуру замерзания влияют также давление паров, температура кипения и осмотическое давление. Она изменяется добавлении к молоку соды, повышении кислотности, изменении химического состава молока по различным причинам.

Кроме названных выше физико-химических свойств, молоко обладает электропроводностью, теплопроводностью, температуропроводностью, удельной теплоемкостью и некоторыми другими свойствами.

Физико-химические свойства молочного сырья представлены в таблице 2.

Таблица 2 — Физико-химические свойства молочного сырья (по данным А. Г. Храмцова и др.)

Органолептические свойства молока и молочных продуктов

Молоко характеризуется следующими органолептическими свойствами — внешним видом, текстурой (консистенцией, структурой и смазывающими свойствами), цветом, вкусом, запахом и ароматом. Эти свойства выявляются благодаря зрительным, осязательным, обонятельным, вкусовым и слуховым ощущениям человека.

Органолептический анализ

Органолептический анализ — это качественная и количественная оценка ответной реакции органов чувств человека на свойства продукта. Качественную оценку выражают словесным описанием, а количественную — в числах и графиках. Органолептические свойства продуктов наряду с их химическим составом и пищевой ценностью влияют на выбор потребителей.

Органолептические свойства сырых молока и сливок обусловлены зоотехническими и ветеринарными факторами, химическим составом, условиями получения, первичной обработки, хранения и транспортирования.

Молоко, полученное от здоровых животных, содержащихся на полноценных рационах и при соблюдении зоогигиенических правил, имеет приятный сладковатый вкус и легкий специфический запах. Такой вкус молоку придают жир, лактоза, белки, минеральные соли.

По внешнему виду молоко от здоровых коров имеет белый, слегка желтоватый цвет, интенсивность которого зависит от количества жира и каротина. Консистенция молока однородная, без хлопьев и сгустков. На вкус, запах и аромат сырого молока влияют такие факторы, как состояние здоровья животных, стадия лактации (молозиво и стародойное молоко имеют солоноватый и горьковато-солоноватый привкус), рационы кормления, продолжительность и условия хранения молока и т. д.

Резкие изменения содержания вкусовых и летучих компонентов, физико-химических свойств и состава молока приводят к возникновению различных пороков вкуса и запаха, которые при переработке такого сырья могут перейти в готовые молочные продукты.

Технологические свойства

К основным технологическим свойствам молока относятся термоустойчивость и сычужная свертываемость.

Термоустойчивостъ

Термоустойчивостъ — способность молока выдерживать нагрев до высоких температур без видимой коагуляции белков. Основными факторами устойчивости белковых молекул в растворе являются величина поверхностного заряда и степень гидрофильности частиц.

Следовательно, факторы, уменьшающие отрицательный заряд казеиновых мицелл и степень их гидратации, будут снижать термоустойчивость молока. К ним относятся количественные и качественные изменения химического состава молока: фракционный состав казеина, степень денатурации сывороточных белков, солевой состав и рН молока. Состав молока зависит от времени года, стадии лактации, породы коровы, рационов кормления и т. д.

На термоустойчивостъ молока оказывает влияние содержание ионов кальция и магния. При повышении количества ионов кальция в молоке происходит присоединение их к ККФК. В результате уменьшается отрицательный заряд казеиновых частиц, они соединяются в крупные агрегаты, которые коагулируют (выпадают в осадок) при нагревании.

Свежее молоко кислотностью 16-18 °Т (рН 6,6-6,7) выдерживает высокотемпературную обработку без видимой коагуляции белков. Повышение кислотности приводит к снижению термоустойчивости, так как в результате уменьшается заряд белковых частиц и часть коллоидных солей кальция переходит в растворимое состояние. Это приводит к агрегации казеиновых частиц и их коагуляции при нагревании. Термоустойчивостъ молока контролируют при производстве стерилизованных продуктов, молочных консервов, продуктов детского питания.

Сычужная свертываемость

Сычужная свертываемость — это способность белков молока свертываться под действием сычужного фермента с образованием довольно плотного сгустка. На способность молока к сычужной свертываемости оказывает влияние в первую очередь содержание казеина и ионов кальция — чем выше их содержание, тем быстрее свертывается молоко и плотнее образующийся белковый сгусток. Эти показатели, а также кислотность молока и некоторые другие показатели учитываются при оценке сыропригодности молока.

Во время лактации у самок млекопитающих выделяется молоко – сложная жидкость биологического происхождения. Для новорожденных детенышей это незаменимая пища, способная обеспечить всем необходимым. Для человека – тоже полезный продукт, имеющий много важных для организма веществ. Поэтому его производство поставлено на промышленную основу. По всей стране работают специализированные фермы с высоким уровнем механизации труда. Для получения молока применяется доильное оборудование. Для первичной переработки – молочные фильтры, сепараторы, гомогенизаторы, ванны длительной пастеризации и прочее. Транспортировку сырья в пределах предприятия обеспечивают пищевые насосы, молочные шланги и система магистральных трубопроводов с фитингами для пищевой промышленности. Проверку качества выполняют с помощью анализатора соматических клеток и других приборов.

Анализатор молока Лактан 600 Ультра

Анализатор качества молока "Лактан 1-4 М"

Анализатор качества молока Лактан Мини

Анализатор качества молока "Лактан 1-4 М" Мини (индикатор)

Анализатор молока Лактан 600 УльтраМакс

Анализатор качества молока "Клевер-2М"

Анализатор качества молока "Клевер-Мини"

Анализатор качества молока "Клевер-2"

Характеристики молока

В нормальном состоянии у молока белый (возможно, с желтым оттенком) цвет, специфичный запах, сладковатый вкус и гомогенная (однородная) консистенция. Было бы ошибкой рассматривать этот продукт как механическую смесь различных компонентов. Его прав

ильнее назвать сложным коллоидным раствором, с основными составляющими в виде воды, газов и сухого вещества. К последнему относятся белок, жир, лактоза (молочный сахар), микро- и макроэлементы, ферменты, витамины и многое другое.

Усвояемость молока организмом человека – очень высокая. По жиру этот показатель находится на отметке 95%, по белку – 96%, по сахару – 98%.

Химический состав молока

Молоко насыщает организм минеральными веществами. Особенно много в нем фосфора и кальция, витаминов и микроэлементов. В белках есть жизненно важные незаменимые аминокислоты: фенилаланин, триптофан, лизин, метионин, треонин, валин, цистин, аргинин, лейцин и изолейцин.

Всего в продукте содержится более 250 различных ингредиентов, важнейшие из которых можно определить анализатором качества молока. Среди них есть 23 витамина, по 20 аминокислот и глицеридов жирных кислот, четыре вида сахаров, ряд фракций сывороточных белков и казеина, 30 микро- и макроэлементов, лимонная кислота, фосфатиды, ферменты и пигменты. Составные части делятся на истинные и неистинные. Первые образуются в организме животного при секреции молока, в результате процесса обмена веществ. Вторые – посторонние. Они попадают в продукт в результате деятельности человека. Сюда относятся гербициды, антибиотики, радиоизотопы, инсектициды.

В зависимости от процентного содержания по массе вещества, истинные компоненты делятся на главные и второстепенные. Первую группу составляют вода, белок, жир и молочные сахара. Во вторую входят соли, находящиеся в жидкости в виде анионов и катионов, лимонная кислота, ферменты, фосфатиды, газы и стерины.

Приведенный выше химический состав сырья обусловливает его питательную ценность. Это учитывается в производстве, при разработке технологических процессов, с подбором необходимого оборудования, от простых молочных бидонов и емкостей из нержавеющей стали, до более сложных устройств, таких как анализатор молока, пищевые центробежные насосы или молокомеры.

Влияние на свойства молока главных компонентов

Как было сказано в предыдущей части статьи, истинные, то есть, природные, компоненты молока, делятся на главные и второстепенные. К первым относятся вода, жир, белок и молочные сахара.

Вода – это основа продукта. Ее большая средняя доля в сырье, которое дает корова (87,5%), еще не говорит о том, почему молоко является жидкостью (в огурцах, например, тоже воды – 80%). Главная причина другая – потому что прочие компоненты в ней растворены. На сухие вещества приходится 12,5%. Из них жиры составляют 3,8%, белки – 3,3% (в том числе казеин – 2,7%), лактоза (молочный сахар) – 4,7%. На второстепенные ингредиенты остается 0,7%. Если посмотреть на сырье самок других животных, то картина получится аналогичной. Содержание воды (по массе) в молоке овцы равно 82,1% (жир – 6,7%), козы – 86,8%, буйволицы – 83,1% (жир – 7,5%), кобылицы – 90% (мало жира – 1%, и белка – 2%, зато лактозы – 6,7%), верблюдицы – 86,4%, оленихи – 63,3% (для последней, из 36,7% сухих веществ 22,5% - это жиры, 10,3% - белки, а лактозы – всего 2,5%).

Вода в молоке присутствует в различных связанных формах. Благодаря такому разнообразию, ее соединения имеют разную степень прочности. Это важно для правильного понимания явлений и процессов, протекающих во время изготовления и хранения кисломолочных продуктов, молочных консервов, масла, сыра и прочего. Это также влияет на подбор и конструкцию оборудования для внутрихозяйственной транспортировки сырья и производства конечной продукции: молочных фильтров, насосов для пищевых продуктов, расходомеров молока, ванн длительной пастеризации, фитингов для пищевой промышленности и многих других.

Ярко выраженные консистенция, структура, вкус и аромат продуктов переработки молока возможны благодаря тому, что в исходном сырье присутствует жир. Этот же компонент препятствует образованию таких пороков, как крупитчатость (зернистость) и водянистость. С другой стороны, именно из-за наличия жира, в неподходящих условиях, молоко может обрести прогорклый вкус и неприятный запах.

Среди различных показателей сырья, которые определяются анализатором качества молока, перед заливкой на охлаждение и хранение в термоизолированные емкости, содержание жира является одним из основных. От него зависят качественные параметры конечной продукции, такие как жирность сливок, творога или сметаны.

В молочном жире присутствует около двух десятков жирных кислот. Для сравнения – в других жирах, растительных или твердых животных, их количество находится в пределах от пяти до восьми. В этом компоненте содержится много витаминов A, D, Е и К – в прочих животных жирах их почти нет.

Температуры плавления и застывания молочного жира достаточно низкие – соответственно, - 25-30 град С и - 17-28 град С. Вещество находится в сырье в виде крошечных капелек. В 1 мл молока их насчитывается от 4 до 17 миллиардов. Попадая в пищеварительный тракт человека, они становятся жидкими, за счет чего намного легче воспринимаются и усваиваются (на 95%!) организмом.

Жир легче воды и обрата, а потому в молочных бидонах или флягах для молока, оставленных на какое-то время, он всплывает на поверхность. Образуются сливки – сметаноподобная масса светло-желтого цвета, с приятным сладковатым привкусом.

Средняя массовая доля белков в коровьем молоке составляет 3,3%. Этот компонент отличается большой питательной ценностью. Кроме того, он почти полностью (96%) усваивается организмом человека. Количество белка в продукте, определенное с помощью анализатора молока, является еще одним важным параметром сдаваемого на переработку сырья. Белок представляет собой огромную (по сравнению с другими элементарными частицами) молекулу. Ее составляющие называются аминокислотами.

В молочном белке есть незаменимые аминокислоты. Так называются вещества, которые для человека жизненно необходимы. Но организм не может синтезировать их самостоятельно, а потому должен получать указанные химические соединения извне, с потребляемой пищей. Если хотя бы одна незаменимая аминокислота отсутствует, то обмен веществ будет серьезно нарушен. Таким образом, обычное молоко, налитое в какие-нибудь емкости из нержавеющей стали, пластмассы или керамики, на самом деле оказывается настоящей кладезью нужных для человека ингредиентов.

Читайте также: