Молоко как полидисперсная система кратко

Обновлено: 06.07.2024

Молоко – сложная полидисперсная система, в которой представлены все группы дисперсных систем: иономолекулярные растворы, высокодисперсные гетерогенные и микрогетерогенные системы, растворы высокомолекулярных соединений и коллоидные растворы поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Дисперсные системы молока

Подавляющее большинство вырабатываемых молочной промышленностью продуктов, а также сырья и полуфабрикатов относится к дисперсным системам, состоящим из двух или более фаз. Одна фаза (сплошная) - дисперсионная среда, другая, распределенная в виде отдельных частиц в дисперсионной среде, - дисперсная фаза. В отличие от истинного раствора, получаемого в результате растворения в растворителе растворяемого вещества до молекулярного уровня и являющегося гомогенной системой, в дисперсионной системе частички дисперсной фазы состоят не из отдельных молекул, а из их конгломератов, которые обладают термодинамическими свойствами фазы. Очевидно, что основным условием существования дисперсных систем является нерастворимость или малая растворимость вещества дисперсной фазы в дисперсионной среде. Огромное разнообразие компонентов дисперсной системы по химическим и физическим свойствам, размеру, конфигурации и концентрации частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде затрудняет классификацию дисперсных систем по какому-либо одному признаку, вследствие чего единая классификация дисперсных систем отсутствует.

В основу существующих классификаций дисперсных систем положено использование того или иного критерия, отражающего одно определенное свойство дисперсной системы. Наиболее известной является классификация, предложенная Оствальдом, основанная на различии в агрегатном состоянии дисперсной фазы и дисперсионной среды. Для краткости каждый из типов дисперсных систем условно обозначается дробью, числитель и знаменатель которой указывают на агрегатное состояние соответственно дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Кроме классификации по агрегатному состоянию фаз предложены классификации по структуре свободнодисперсные, в которых частицы дисперсной фазы могут перемещаться свободно в дисперсионной среде (суспензии, эмульсии, золи) и связнодисперсные, в которых одна из фаз структурно закреплена и не может свободно перемещаться (капилярноористые тела, пасты, пены).

По межфазному взаимодействию используется только для систем с жидкой дисперсионной средой Лиофильные системы сильное межмолекулярное взаимодействие фаз, дисперсная фаза способна растворяться в дисперсионной среде. Лиофобные системы - слабое взаимодействие фаз, дисперсная фаза не взаимодействует с дисперсионной средой.

Важным вопросом этого раздела является состояние молочного жира в молоке и структура его оболочки, на что следует обратить особое внимание. Без знания этого нельзя подойти к теории образования масла.

Вопросы для самопроверки

1. Какова характеристика дисперсного состояния молока?

2. Чем обусловлена коллоидная система молока? Каковы факторы стабильности коллоидной системы молока?

3. Каковы факторы, нарушающие коллоидную систему молока? Какова сущность сычужной, кислотной и термокальциевой коагуляции белков молока?

4. Какова характеристика эмульсии жира в молоке? Каковы факторы стабильности эмульсии жира в молоке?

5. Каковы состав и структура оболочки жирового шарика?

6. Чем представлена фаза истинного раствора молока? Какова характеристика этой фазы?

Раздел 5. Химические, физические и органолептические свойства молока

Раздел рассматривает химические, физические и органолептические свойства молока.

Изучение химических и физических свойств молока следует вести с точки зрения влияния их на состояние молока.

Следует обратить внимание на вкусовые и ароматические вещества молока, так как именно они обуславливают вкус и запах молока, которые обязательно определяются при приемке молока на предприятия молочной промышленности.

Вопросы для самопроверки

1. Каков химический состав молока?

2. Какова связь между составом молока и его химическими свойствами?

3. Как плотность молока зависит от химического состава?

4. Какова связь между составом молока и его физическими свойствами?

Раздел 6. Физико-химические изменения молока при его хранении, обработке и переработке

Раздел рассматривает изменение состава и свойств молока при его хранении, транспортировки, механической и тепловой обработке, сгущении и сушке. Она как бы завершает физико-химическую характеристику молока и должна изучаться под этим углом зрения.

Раздел рассматривает гидролиз белков (протеолиз) и изменения аминокислот. Следует обратить внимание на особенности протеолиза в отдельных молочных продуктах, а также на образовании вкусовых и ароматических веществ, свободных аминокислот и продуктов дальнейшего их превращения.

При изучении изменений молочного жира следует обратить внимание на липолиз и окислительный распад молочного жира, которые могут вызывать порчу молочного жира, а также на условия, способствующие протеканию этих процессов.

Вопросы для самопроверки

1. Какие основные изменения происходят при механической обработке молока?

2. Какие основные изменения составных частей молока происходят при его тепловой обработке?

3. Какие изменение белков молока происходят при сушке и как они влияют на растворимость сухого молока?

4. Какие изменение белков молока происходят при сгущении?

5. Какие продукты получаются при различных видах брожения молочного сахара?

6. Какие биохимические процессы протекают при производстве различных молочных продуктов?

7. Какие продукты образуются при распаде белков в производстве сыра?

8. Какие продукты образуются при липолизе и окислительном распаде молочного жира?

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 — 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%.

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.

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.

Читайте также: