Составные части молока и молочных продуктов

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОСТОЯНИЕ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ МОЛОКА

Составные части содержатся в молоке в различных агрегатных состояниях - в виде молекул или ионов ( некоторые соли, лактоза, водорастворимые витамины и др.), в форме мелких коллоидных частиц (казеин, сывороточные белки, фосфат калия) или более крупных грубодиспергированных частиц ( молочный жир).

Казеин

В свежем молоке казеин содержится в виде мицелл почти сферической формы. Средний диаметр частиц составляет 70 - 100 нм. Казеиновые мицеллы состоят из субмицелл диаметром 10 - 20 нм. Субмицеллы представляют собой агрегированные фракции казеина, соединенные между собой гидрофобными связями и кальциевыми мостиками. При этом ч-казеин в состав субмицелл не входит, он располагается на поверхности мицелл. Соединение субмицелл в мицеллы происходит с помощью фосфата кальция и гидрофобных связей.

Казеиновые мицеллы сравнительно стабильны в свежем молоке. Они сохраняют свою устойчивость при нагревании молока и при его механической обработке ( сепарирование, гомогенизация). Стабильность мицелл зависит от содержания в молоке растворимых солей кальция, химического состава казеина, рН молока и других факторов.

Устойчивость коллоидных частиц казеина в молоке обусловлена зарядом и гидрофильностью. Казеиновые мицеллы на своей поверхности несут положительно и отрицательно заряженные группы с преобладанием последних, т.е. имеют отрицательный заряд.

Между заряженными коллоидными частицами действуют силы взаимного притяжения и отталкивания. Если между частицами преобладают силы отталкивания, система в целом устойчива. При уменьшении сил отталкивания, коллоидные частицы при сближении слипаются, укрупняются и коагулируют. Минимальные силы отталкивания наблюдаются у белков в изоэлектрической точке. Коагуляцию белков можно вызвать различными способами, но любой из них должен сопровождаться снижением отрицательного заряда.

При выработке молочных продуктов коагуляцию казеина осуществляют с помощью кислот (кислотная коагуляция), сычужного фермента (сычужная коагуляция) и хлорида кальция (кальциевая коагуляция).

Сущность кислотной коагуляции сводится к нейтрализации отрицательных зарядов казеина положительно заряженными ионами водорода кислоты. В промышленности кислотную коагуляцию применяют при выработке кисломолочных продуктов, пищевого и технического казеина, копреципитатов. Для осаждения казеина применяют в основном молочную кислоту, образующуюся в результате молочнокислого брожения молочного сахара. При получении казеина и копреципитатов используют соляную кислоту.

Сущность сычужной коагуляции заключается в отщеплении от ч-казина отрицательно заряженных гликомакропротеидов. сычужную коагуляцию казеина применяют при производстве сыров, творога и казеина. при производстве творога и сыра также применяют совместное осаждение казеина сычужным ферментом и молочной кислотой.

Действие раствора хлорида кальция при кальциевой коагуляции связано со снижением отрицательного заряда казеина под влиянием положительно заряженных ионов кальция. Кальциевую кагуляцию применяют для осаждения молочных белков из обезжиренного молока. Коагуляцию хлоридом кальция обычно проводят при высокой температуре (90 - 95^о С), поэтому она называется термокальциевой коагуляцией. Повышенная температура вызывает денатурацию сывороточных белков, которые коагулируют вместе с казеином. Белковый продукт, полученный на основе комплексного осаждения казеина и сывороточных белков, называется молочным белком и копреципитатом. Его используют для обогащения некоторых пищевых продуктов.

Молочный жир

Молоко - это типичная эмульсия жира в воде, которая при пониженных температурах переходит в суспензию.

Эмульсиями называются дисперсные системы двух нерастворимых друг в друге жидкостей, одна из которых в виде капелек диспергирована в другой. Суспензия - это взвесь твердых частиц в жидкости.

Молочный жир находится в плазме молока в виде жировых шариков, окруженных защитными пленками - лецитино-белковыми оболочками. Размеры и количество жировых шариков в молоке непостоянны и зависят от породы животных, стадии лактации, кормления и других факторов.

В оболочках жировых шариков обнаружены фосфолипиды, белки, стеарины, витамины (A, D, E), каротин, ферменты, металлы ( медь, железо, кальций, калий и др.). Часть этих компонентов прочно встроена в оболочку, а другая часть адсорбирована наружной поверхностью оболочки после ее формирования, и поэтому легко переходит в плазму при механической и тепловой обработки молока. Оболочки жировых шариков имеют отрицательный заряд и поэтому взаимно отталкиваются, и сильно гидратированы. Внешний слой оболочки представляет собой студенистое вещество, с помощью которого крупные жировые шарики могут слипаться и подниматься на поверхность, образуя слой сливок.

Жировая дисперсия в молоке достаточно устойчива - низкотемпературное нагревание молока, быстрое охлаждение до низких температур, механическое воздействие насосов, мешалок практически не разрушают оболочки жировых шариков. В процессе транспортирования, охлаждения и хранения, сепарирования, высокотемпературной тепловой обработки (пастеризации, стерилизации, сгущения, сушки) оболочки изменяют свой состав и свойства и могут частично разрушаться.

Оболочки жировых шариков могут быть полностью разрушены лишь специальным механическим воздействием (при производстве сливочного масла) или при действие химических веществ (концентрированных кислот, щелочей).

Соли кальция

Практический интерес представляют соли фосфорной кислоты. Они могут быть в виде фосфата Ca₃(PO₄)₂, гидрофосфата CaHPO₄, дигидрофосфата Ca(H₂PO₄)₂.

Одна часть фосфатов кальция представляет собой истинный раствор, другая часть - коллоидный; между ними устанавливается равновесие.

n CaHPO₄ - (CaHPO₄)₂

истинный коллоидный

раствор раствор

Сдвиг солевого равновесия в ту или иную сторону зависит от рН молока температуры и других факторов. Фосфат кальция в форме истинного раствора является источником образования ионов кальция, от количества которых зависят устойчивость казеиновых мицелл при тепловой обработке и скорость сычужного свертывания.

Большая часть коллоидного фосфата кальция связана с казеинатом кальция и образует казеинаткальцийфостатный комплекс. Увеличение в молоке количества коллоидного фосфата кальция (при пастеризации, стерилизации) может вызвать снижение термоустойчивости казеиновых мицелл.

Свойства коровьего молока

Свежее натуральное молоко, полученное от здоровых животных, характеризуется определенными физико-химическими, органолептическими и технологическими свойствами. Однако они могут резко меняться под влиянием различных факторов (стадия лактации, болезни животных и др.), а также при фальсификации молока. Поэтому их определение позволяет оценить натуральность, качество и пригодность молока к переработке в те или иные молочные продукты.

Физико-химические свойства молока

Титруемая кислотность. Титруемая кислотность выражается в условных единицах - градусах Тернера (^оТ). Под градусами Тернера понимают количество кубических сантиметров 0,1 н. раствора гидроксида натрия, которое расходуется на нейтрализацию (титрование) 100 см³ молока, разбавленного вдвое водой. Кислотность свежевыдоенного молока, в среднем, составляет 16 - 18 ^оТ. Титруемая кислотность молока обусловлена наличием некоторых анионов фосфорной и лимонной кислот), белков (казеин и сывороточные белки) и диоксида углерода. Белки дают 4 - 5°Т, дигидрофосфаты и дигидроцитраты - около 1°Т, СО₂ и другие составные части молока - 1 - 2°Т.

Кислотность молока у отдельных животных может изменяться в довольно широких пределах. Она зависит от рационов кормления, породы, возраста, индивидуальных особенностей животного и т. д. Особенно сильно меняется кислотность молока в течение лактационного периода и при заболеваниях животных. В первые дни после отела кислотность молока (молозива) очень высока за счет большого содержания белков и солей. Затем, по мере установления нормального химического состава молока, кислотность снижается. Стародойное молоко имеет низкую кислотность.

Свежее натуральное молоко с повышенной естественной кислотностью (от 19 до 21 °Т) пригодно для производства кисломолочных продуктов и сыра. При хранении сырого молока кислотность повышается по мере развития в нем микроорганизмов, сбраживающих молочный сахар с образованием молочной кислоты.

Активная кислотность. Активная кислотность выражается концентрацией водородных ионов, или водородным показателем (рН). Водородный показатель свежего молока колеблется в пределах 6,55 - 6,75. Активная кислотность не совпадает с титруемой. При хранении сырого молока титруемая кислотность изменяется значительно быстрее, чем активная. Несовпадение активной и титруемой кислотности объясняется буферностью молока, которая обусловлена содержанием в нем белков и смеси фосфатов и цитратов. Буферные свойства белков молока объясняются наличием аминных и карбоксильных групп. Буферные свойства фосфатов проявляются во взаимном переходе гидрофосфатов в дигидрофосфаты и обратно. Буферные свойства составных частей молока играют большую роль в жизнедеятельности организмов при изготовлении кисломолочных продуктов и сыра. Так, рН кефира при титруемой кислотности 80°Т имеет величину равную 4,76. Аналогично, в сыре при высокой титруемой кислотности рН составляет лишь 5,3 - 5,5, что объясняется буферными свойствами белков сырной массы. При такой активной кислотности в сыре и кисломолочных продуктах возможно развитие молочнокислых бактерий.

Окислительно-восстановительный потенциал. Окислительно-восстановительный потенциал молока характеризует способность его составных частей отдавать или присоединять электроны (атомы водорода).

Молоко содержит ряд химических соединений, способных легко окисляться и восстанавливаться. Окислительно-восстановительную систему молока образуют аскорбиновая кислота, токоферолы, рибофлавин, цистеин, оксидоредуктазы, кислород и другие легко восстанавливающиеся и окисляющиеся вещества. От окислительно-восстановительного потенциала зависят развитие в молоке, заквасках, сырной массе молочнокислых бактерий и протекание биохимических процессов (распад белков, аминокислот, жира, накопление ароматического вещества диацетила и др.).

Плотность молока. Плотность молока - это масса молока при 20°С, заключенная в единице объема (кг/м3). Ее определяют ареометрическим методом.

Плотность молока зависит от температуры и содержания в нем составных частей, которые имеют следующую плотность (кг/м3): молочный жир - 922, белки - 1391, молочный сахар -1610, соли - 2857.

Так как химический состав молока непостоянен, то и плотность его колеблется в довольно широких пределах - от 1027 до 1032 кг/м3.

Плотность молока, определенная сразу же после доения, ниже плотности, измеренной через несколько часов, на 0,8-1,5 кг/м3. Поэтому ее следует контролировать через 2 ч после дойки.

Плотность молока изменяется в течение лактационного периода и под влиянием различных факторов (болезней, породы животного и др.). В первые дни после отела молоко (молозиво) характеризуется высоким содержанием белков, вследствие чего плотность его достигает 1400 кг/м3. Плотность молока, полученного от больных животных, ниже, чем плотность молока здоровых животных. Это объясняется значительными изменениями составных частей 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/м³).

Вязкость. Под вязкостью, или внутренним трением, понимают свойство жидкости оказывать сопротивление при перемещении одной части ее относительно другой.

В среднем, вязкость молока при 20°С равна 1,8*10^-3 Пас с колебаниями от 1,3*10^-3 до 2,2*10^-3Па с. Вязкость молока зависит от содержания белков, жира и их агрегатного состояния. В результате охлаждения, хранения, перекачивания, гомогенизации и тепловой обработки вязкость молока изменяется.

Поверхностное натяжение. Поверхностное натяжение молока при 20°С, в среднем, равно 44*10^-3 Н/м. Более низкое поверхностное натяжение молока, по сравнению с поверхностным натяжением воды, объясняется наличием в молоке веществ, снижающих поверхностное натяжение, - поверхностно-активных веществ (ПАВ). К ним относятся белки плазмы молока, белки оболочек жировых шариков, фосфолипиды, жирные кислоты.

Поверхностное натяжение молока непостоянно и зависит от температуры, химического состава, режима технологической обработки, продолжительности хранения молока, содержания в нем кислорода, состояния белков, молочного жира, активности липазы и других факторов. Поверхностное натяжение понижается с увеличением температуры молока и при его прогоркании.

Осмотическое давление и температура замерзания. Осмотическое давление молока нормального химического состава величина сравнительно постоянная и, в среднем, равна 0,66 МПа. Оно обусловливается, в основном, высокодисперсными веществами - молочным сахаром и солями (хлоридами, фосфатами натрия и калия). Белки незначительно влияют на осмотическое давление молока, жир вообще не влияет.

Осмотическое давление обычно рассчитывают по температуре замерзания молока, так как между ними имеется определенная связь. Температура замерзания молока, в среднем, равна - 0,540°С (с колебаниями от - 0,505 до - 0,575°С). Температура замерзания молока, как и осмотическое давление, - величина довольно постоянная. Она изменяется при разбавлении молока водой, добавлении к нему соды, повышении кислотности, изменении химического состава молока при заболевании животного.

При разбавлении молока водой температура замерзания повышается, поэтому по температуре замерзания определяют натуральность молока (криоскопический метод).

Органолептические свойства

Свежее сырое молоко характеризуется определенными органолептическими, или сенсорными (от лат. sensus - чувство, ощущение) свойствами - внешним видом, консистенцией, цветом, запахом и вкусом. Заготовляемое молоко должно быть однородной жидкостью без осадка и хлопьев, белого или светло-желтого цвета, без посторонних, несвойственных ему запахов и привкусов.

Непрозрачность и белый цвет молока обусловливают коллоидные частицы белка и жировые шарики, рассеивающие свет, желтоватый оттенок - растворенный в жире каротин. Приятный, едва уловимый запах молока зависит от наличия в нем летучих соединений - диметилсульфида, ацетона, ацетальдегида, низкомолекулярных жирных кислот и др. Слабовыраженный сладковатый, присущий только молоку вкус определяют основные компоненты молока: жир придает ему некоторую нежность, лактоза - сладость, белки и соли - полноту вкуса.

На вкус и запах сырого молока влияют многочисленные факторы - состояние здоровья животных, стадия лактации, рационы кормления, продолжительность и условия хранения молока и т. д. Резкие изменения содержания вкусовых и летучих компонентов молока приводят к возникновению различных пороков вкуса и запаха - кормовой, горький, прогорклый, окисленный привкус и др.

Технологические свойства молока

молоко казеин жир молочный

К основным технологическим свойствам молока относят термоустойчивость и сычужную свертываемость.

Молоко, полученное от здоровых животных, обладает термоустойчивостью (термостабильностью) - способностью при высоких температурах сохранять первоначальные свойства. Оно обладает стойкостью при нагревании до 100°С в течение нескольких десятков минут. При более высоких температурах и продолжительной выдержке его белки могут коагулировать. Продолжительность нагревания при 130°С до коагуляции белков в различных образцах молока колеблется от 2 до 60 мин и выше.

Видимая коагуляция белков молока наблюдается только при осаждении казеина. Таким образом, термоустойчивость молока зависит, в основном, от устойчивости казеиновых мицелл.

Свежее молоко кислотностью 18°Т выдерживает высокотемпературную обработку без явных признаков коагуляции казеина. Повышение кислотности молока в результате молочнокислого брожения значительно влияет на термоустойчивость. Увеличение количества ионов кальция в молоке при повышенной кислотности приводит к агрегации казеиновых частиц, которые легко коагулируют при нагревании.

Основными причинами низкой термоустойчивости молока являются повышенная кислотность и нарушенный солевой и белковый состав. Колебания состава молока зависят от времени года, стадии лактации, болезней, породы, индивидуальных особенностей животных, рационов кормления.

Термоустойчивость молока необходимо контролировать при производстве стерилизованного молока, молочных консервов, продуктов детского питания и др. В настоящее время для определения термоустойчивости молока проводят алкогольную пробу.

Под сычужной свертываемостью молока понимают способность его белков коагулировать под действием внесенного сычужного фермента с образованием относительно плотного сгустка. Продолжительность сычужной свертываемости заготовляемого молока колеблется в широких пределах. Так, при стандартных условиях проведения сычужной пробы продолжительность свертывания может составлять 10 - 35 мин. Иногда молоко очень медленно свертывается под действием сычужного фермента или вовсе не свертывается. Такое молоко называют сычужно-вялым.

Способность молока к сычужной свертываемости определяется, в первую очередь, содержанием в нем казеина и солей кальция - чем оно больше, тем выше скорость свертывания молока и плотность образующихся белковых сгустков, и наоборот.

Использование сычужно-вялого молока при выработке сыра и творога приводит к образованию непрочного сгустка, имеющего низкие структурно-механические и синеретические свойства

Список литературы

1. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. - 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.: ГИОРД, 2001. - 320 с.: ил.

2. Инихов Г.С. Биохимия молока и молочных продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1970. - 317 с. (Учебник для техникумов молочной промышленности).

Размещено на Allbest.ru