Химический состав молока кратко

Обновлено: 05.07.2024

Молоко — это продукт нормальной секреции молочной железы коровы. С физико-химических позиций молоко представляет собой сложную полидисперсную систему, в которой дисперсионной 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.

Состав молока непостоянен и зависит от породы и возраста коровы, условий кормления и содержания, уровня продуктивности и способа доения, периода лактации и других факторов. Период лактации у коров длится 10-11 мес, в течение этого времени от коров получают доброкачественное молоко.

Химизация сельского хозяйства, лечение заболеваний крупного рогатого скота, загрязнение окружающей среды предприятиями и транспортом привели к увеличению содержания в молоке посторонних веществ.

Компоненты молока делят на истинные и посторонние, а истинные — на основные и второстепенные исходя из их содержания в молоке (рис. 5.1).

Такие основные компоненты, как молочный жир, лактоза, казенны, лактоальбунин, лактоглобулин, являются соединениями, которые 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 можно разделить на воду и сухое вещество, в которое входит молочный жир и сухой обезжиренный молочный остаток (СОМО) (рис. 5.2).

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 ос-аминокислот, связанных между собой характерной для белков пептидной связью.

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

Казеин относится к сложным белкам и находится в молоке в виде мицелл. Эти мицеллы формируются при участии ионов кальция, фосфора и др. Казеиновые мицеллы имеют округлую форму и величина их зависит от содержания ионов кальция. С уменьшением содержания в молоке кальция эти молекулы распадаются на более простые казеиновые комплексы.

По современным представлениям рассматривают a_s-, В-, х-казеины коровьего молока.

а_s-казеин — основная часть казеинов молока (60%), состоит из трех фракций: a_sl a_s2 a_s3.

В-казеины являются фосфопротеинами, более чувствительны, чем а_з-казеин, к температуре при осаждении ионами кальция.

х-казеин является единственным углеводсодержащим казеином.

Казеин в сухом виде — белый порошок, без вкуса и запаха. В молоке казеин находится в коллоидном растворе в виде растворимой кальциевой соли. Под действием кислот, кислых солей и ферментов казеин свертывается (коагулирует) и выпадает в осадок. Эти свойства позволяют выделять общий казеин из молока. После удаления казеина в молоке остаются сывороточные белки (0,6%).

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

Самая большая часть в альбуминовой фракции приходится на (3-ла-ктоальбумин, а а-лактоальбумин — самый термостабильный сывороточный белок. Альбумин содержит ценную незаменимую аминокислоту триптофан (до 7%), которую не содержат ни один белок.

Глобулин присутствует в молоке в растворенном состоянии. Он также относится к простым белкам, свертывается при нагревании в слабокислой среде до температуры 72 °С. Альбумин и глобулин относятся к белкам плазмы крови. Глобулин является носителем иммунных тел. Количество сывороточных белков увеличивается в молозиве до 15%.

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.

Сывороточные белки все шире используют в качестве добавок при производстве молочных и других продуктов. Сывороточные белки с точки зрения физиологии питания более полноценные, чем казеин, так как содержат больше незаменимых кислот и серы. Степень усвоения белков молока — 96-98%.

Молочный жир в чистом виде представляет собой сложный эфир трехатомного спирта глицерина, предельных и непредельных жирных кислот. Молочный жир состоит из триглицеридов насыщенных и ненасыщенных кислот, свободных жирных кислот и неомыляемых веществ (витаминов, фосфатидов).

Молочный жир находится в молоке в виде жирных шариков размером 0,5—10 мкм, окруженных лецитино-белковой оболочкой. Оболочка жирового шарика имеет сложную структуру и химический состав, обладает поверхностной активностью и стабилизирует эмульсию жировых шариков.

В молочном жире преобладает олеиновая и пальмитиновая кислоты. Молочный жир в отличие от других жиров содержит повышенное (около 8%) количество низкомолекулярных (летучих) жирных кислот (масляной, капроновой, каприловой, каприновой).

В зависимости от температурных условий среды глицериды молочного жира могут образовывать кристаллические формы, отличающиеся построением кристаллической решетки, формой кристаллов, температурой плавления.

Молочный жир малоустойчив к воздействию высоких температур, световых лучей, водяных паров, кислорода воздуха, растворов щелочей и кислот. Под влиянием этих факторов он гидролизуется, осаливается, окисляется и прогоркает.

Кроме нейтральных жиров в молоке содержатся жироподобные вещества: фосфатиды (фосфолипиды) и стерины. Основные фосфа-тиды — лецитин и кефалин, а стерины — холестерин и эргостерин. Энергетическая ценность молочного жира составляет 37,7 кДж, усвояемость — 95%.

Молочный сахар (лактоза) по современной номенклатуре углеводов относится к классу олигосахаридов (дисахарид). Из общего содержания сухих веществ на лактозу приходится около 40% и 26% калорийности молока.

Лактоза играет важную роль в физиологии развития, так как является практически единственным углеводом, получаемым новорожденными млекопитающими с пищей. Химическая формула лактозы Этот дисахарид расщепляется ферментом лактазой, является источником энергии и регулирует кальциевый обмен.

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

Лактоза существует в двух изомерных формах, которые обладают разными физическими свойствами. Это а- и В-формы лактозы, каждая из которых может быть гидратной и ангидридной (безводной).

Взаимный переход лактозы может происходить по следующей схеме:

Взаимный переход а- и В-форм лактозы зависит от температуры и концентрации раствора.

Лактоза по сравнению с сахарозой менее сладкая и хуже растворяется в воде. Если принять сладость сахарозы за 100 ед., то сладость фруктозы будет 125 ед., глюкозы — 72 ед., лактозы — 38 ед. При температуре 20 °С растворимость лактозы 16,1%, при 50 °С — 30,4%, при 100 °С — 61,2%, в то время как растворимость сахарозы при этих температурах составляет 67,1; 74,2 и 83%. Лактоза является главным источником энергии для молочнокислых 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.

В молоке преобладает а-форма лактозы, которая придает молоку сладковатый привкус, легко усваивается организмом, но не проявляет выраженных бифидогенных свойств (не является регулятором микробиологических процессов).

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

Усвояемость молочного сахара составляет 99%. Энергетическая ценность лактозы 15,7 кДж.

Минеральные вещества (соли молока). Под понятием минеральные вещества подразумеваются ионы металлов, а также неорганические и органические кислоты молока. В молоке содержится 0,7-0,8% минеральных веществ. Большую часть 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 пищевую и биологическую ценность молока. Недостаток или избыток солей влечет за собой нарушение коллоидной системы белков, в результате чего они выпадают в осадок. Это свойство молока используется для коагуляции белка в производстве кисломолочных продуктов и сыров.

В зависимости от концентрации в молоке ионы делятся на микро- и макроэлементы.

Содержание макроэлементов в молоке зависит от породы коров, стадии лактации, средние их значения приведены в табл. 5.1.

Наряду с макроэлементами в молоке присутствуют в виде ионов и микроэлементы (мг/1000 см 3 ). Микроэлементы являются жизненно необходимыми веществами. Они входят в состав многих ферментов, активизируют или ингибируют их действие, могут быть катализаторами химических превращений веществ, вызывающих различные пороки. Поэтому концентрация микроэлементов не должна превышать допустимых значений.

Высокую потребность организм человека испытывает в таких микроэлементах, как Fe, Си, Со, Zn, J. Растущий детский организм особенно нуждается в таких минеральных веществах, как кальций, фосфор, железо, магний.

Витамины. Витамины относятся к низкомолекулярным органическим соединениям, не синтезирующимся в организме человека. Они поступают в организм с пищей, не обладают энергетическими и пластическими свойствами, проявляют биологическое действие в малых дозах.

По Международной химической номенклатуре витамины делят на растворимые в воде, растворимые в жирах и витаминоподобные вещества.

В молоке содержатся все жизненно необходимые витамины, некоторые в недостаточных количествах. Содержание витаминов зависит от сезона года, породы животных, качества кормов, условий хранения и обработки молока.

Усредненный витаминный состав молока приведен в табл. 5.2.

Жирорастворимые витамины устойчивы к нагреванию и начинают разрушаться при температуре свыше 120 °С (витамин А), но не устойчивы к действию воздуха, ультрафиолетовых лучей, кислот. Витамин А придает желтый цвет сливочному маслу. Витамин Е является антиокислителем жиров и защищает витамин А от окислительного разрушения.

Водорастворимые витамины, за исключением витаминов С и В₁₂, устойчивы к нагреванию. Они хуже выдерживают нагревание в щелочной среде. Витамин РР практически полностью сохраняется после тепловой обработки и хранения молока. Наиболее разрушается при пастеризации и хранении витамин С.

Ферменты катализируют многие биохимические процессы, протекающие в молоке, и при производстве молочных продуктов. Они образуются из молочной железы животного (нативные ферменты) или выделяются микроорганизмами. Важную роль играют такие ферменты молока, как лактаза, фосфатаза, редуктаза, пероксидаза, липаза, протеаза, амилаза.

Лактаза (галактозидаза) расщепляет молочный сахар на глюкозу и галактозу, выделяется микроорганизмами.

Фосфатаза (фосфомоноэстераза) бывает животного (нативного) и микробиологического происхождения. По наличию фосфатазы судят о пастеризации молока.

Редуктаза образуется за счет развития посторонних микроорганизмов. Редуктазная проба свидетельствует о классе чистоты молока по бактериальной обсемененности.

Пероксидаза — фермент животного происхождения, разрушается при кратковременном нагревании до 75-80 °С. По наличию в молоке фермента пероксидазы судят от эффективности пастеризации молока.

Липаза (гидролаза эфиров глицерина) может быть нативного и микробиологического происхождения. Ее присутствие в молочных продуктах с повышенным содержанием жира нежелательно, так как она расщепляет молочный жир на глицерин и жирные кислоты, что приводит к появлению прогорклого вкуса. Разрушается липаза при температурах 80-85 °С.

Таким образом, ферменты молока играют положительную или отрицательную роль, их активность зависит от температуры, величины рН, концентрации сухих веществ молока, количества самого фермента и др.

Красящие вещества (пигменты) имеют двоякую природу (животного и растительного происхождения). Пигменты растительного происхождения попадают в молоко из кормов (каротин, хлорофилл). Наличие в молоке пигмента рибофлавина придает желтый цвет молоку и зеленовато-желтый — сыворотке.

Газы содержатся в молоке в небольшом количестве (50-80 см 3 в 1000 см 3 ), в том числе 50-70% углекислоты, 10% кислорода и 30% азота. При тепловой обработке часть газов улетучивается.

Вода — основная составная часть молока. Количество воды определяет физическое состояние продукта, физико-химические и биохимические процессы. От активности воды, ее энергии связи зависит интенсивность биохимических и микробиологических процессов, а также сохраняемость молочных продуктов.

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°.

В состав молока входит свыше 200 различных компонентов, которые легко усваиваются. Основные из них приведены в табл. 1. В молоке содержатся также витамины, ферменты, гормоны, лимонная кислота, небелковые азотсодержащие соединения, газы.

Молочный жир находится в молоке в виде отдельных жировых шариков, окруженных белковой оболочкой. Диаметр их колеблется от 0,5 до 13 мкм (в среднем 2,3-3,4 мкм). В 1 мл молока содержится от 3 до 5 млрд. жировых шариков. Плотность молочного жира (0,92) меньше плотности молока (1,027-1,030), поэтому жировые шарики при отстаивании молока всплывают наверх, образуя слой сливок.

Молочный белок состоит из трех основных компонентов: казеина (2,7 %), альбумина (0,5), глобулина (0,1). В свежем сыром молоке все фракции белка находятся в растворимом состоянии. При повышении кислотности молока до 60 0 Т казеин переходит в нерастворимое состояние с образованием геля (сгустка). При кипячении казеин свертывается при кислотности молока 28 0 Т.

Лактоза (молочный сахар) под действием микроорганизмов, находящихся в молоке, превращается в молочную кислоту, в результате чего повышается кислотность молока.

Минеральные вещества в молоке содержатся в основном в виде фосфорно-кислых и лимонно-кислых солей кальция, калия, магния, хлористого натрия и калия. К микроэлементам молока относятся: медь, цинк, марганец, кобальт, хром, аммоний, свинец, олово, серебро, мышьяк, титан, ванадий, литий, никель, гелий, рубидий, йод, бор, фтор и др. Количество минеральных солей в молоке довольно постоянно. При недостаточном минеральном питании коров организм компенсирует дефицит их из костной ткани, приводя к тяжелым заболеваниям животных.

Небелковые азотсодержащие вещества попадают в молоко из тканей молочной железы в небольших количествах - 0,0 I -0,02 %. К ним относятся мочевина, мочевая кислота, креатин, аминный азот, аммиак и другие промежуточные продукты распада или синтеза питательных веществ. В пастбищный период содержание небелковых азотистых веществ в молоке коров увеличивается до 0,04 %.

Прочие составные части молока - соматические клетки, состоящие из лейкоцитов, поступающих в молоко из крови, и эпителиальных клеток, выделяемых из эпителиальной ткани молочной железы. В 1 мл молока здоровых коров содержится не более 500 тыс. соматических клеток. Резко увеличивается их число при раздражениях вымени и заболевании коровы маститом, что используется как тест при определении пораженных долей вымени.

Молоко является высокоценным в биологическом отношении продуктом питания, особенно для детей. В нем содержатся полноценные белки, жиры, фосфатиды, жирорастворимые витамины, минеральные соли. Всего в молоке обнаружено около 100 биологически важных веществ.

Химический состав молока следующий:

белков 3,5%
жиров 3,4%
молочного сахара 4,6%
минеральных солей (золы) 0,75%
воды 87,8%.

Химический состав молока колеблется в зависимости от породы животных, времени года, характера кормов, возраста животных, периода лактации, технологии переработки молока.

Пищевая ценность на 100 г

Белки молока

Белки молока легкодоступны для пищеварительных ферментов, а казеин обладает уникальным свойством, образуя в процессе переваривания гликополимакропептид, оказывать регулирующее влияние на повышение усвояемости других пищевых веществ.

Белки молока представлены казеином, альбумином и глобулином. Они являются полноценными и содержат все необходимые для организма аминокислоты. Казеин в молоке находится в виде казеиногена в связанном состоянии с кальцием. При скисании молока кальций отщепляется от казеина, который, свертываясь, выпадает в осадок.

Молочный жир

Углеводы в молоке

Углеводы в молоке находятся в виде молочного сахара — лактозы, который менее сладок на вкус, чем растительный сахар, но по своей питательной ценности не уступает ему. При кипячении молочный сахар карамелизуется, придавая молоку буроватую окраску и специфический аромат и вкус. Молочный сахар имеет большое значение в производстве молочнокислых продуктов. Под действием молочнокислых бактерий он превращается в молочную кислоту; при этом свертывается казеин. Этот процесс наблюдается при производстве сметаны, простокваши, творога, кефира. В состав молока входят фосфор, кальций, калий, натрий, железо, сера. Они находятся в молоке в легкоусвояемой форме, что имеет особенно важное значение в раннем детском возрасте, когда молоко является основным продуктом питания. Из микроэлементов в молоке содержатся цинк, медь, йод, фтор, марганец.

Витамины в молоке

0,23 мг на 1 л. Калорийность молока невысока и составляет в среднем 65-66 ккал на 100 г продукта.

В молоке имеется ряд ферментов. Основные из них: фосфатаза, пероксидаза, редуктаза, амилаза, липаза и каталаза.

Читайте также: