СКЛАД І ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ МОЛОКА
1. Основні компоненти молока
Молоко - біологічна рідина, яка утворюється в молочній залозі ссавців і призначена для вигодовування дитинчати і запобігання його від інфекції в перші дні життя. Це багатокомпонентна збалансована система, що володіє високими поживними, імунологічними і бактерицидними властивостями.
До складу молока входять вода, білки, ліпіди, вуглеводи, мінеральні речовини, вітаміни, ферменти, гормони та ряд інших компонентів. Деякі з основних його компонентів (лактоза, казеїн) ні в яких інших природних продуктах не виявлено.
Найбільшу питому вагу коров'ячого молока займає вода (понад 85%). На решту компонентів, що входять до складу сухого залишку, припадає 11 - 14%. Зміст сухого знежиреного залишку молока (СОМО) становить 8-9%. До складу молока входять також гази, зміст яких незначно.
Велика частина води молока знаходиться у вільному стані (83-86%), а менша частина (3-3,5%) - у зв'язаній формі.
Вільна вода є розчинником органічних і неорганічних сполук молока, бере участь у всіх біохімічних процесах, що протікають у молоці при виробленні молочних продуктів. Легко видаляється при заморожуванні і при висушуванні.
Зв'язана вода за формою зв'язку з компонентами поділяється на три групи: вода хімічної, фізико-хімічного та механічного зв'язку.
Найбільш міцної є хімічний зв'язок води в хімічних з'єднаннях і кристалогідратів. У молочних продуктах хімічно зв'язана вода представлена водою кристалогідратів молочного цукру (C 12 H 22 O 11 * H 2 O). Її можна видалити при нагріванні гідратної форми цукру до температури 125-130 0 С.
Фізико-хімічний зв'язок води характеризується середньою міцністю. Вона утворюється в результаті тяжіння диполів води полярними групами молекул білків. Гідратація частинок білка зумовлена наявністю на їх поверхні, а також усередині білкових молекул, полярних груп: - COOH,-OH,> CO-NH <, NH 2 -, - SH і ін При адсорбірованіі води диполі розташовуються декількома шарами навколо гідрофільних центрів молекули білка, утворюючи т.зв. гідратну оболонку.
Зв'язана вода за своїми властивостями значно відрізняється від вільної води. Вона не замерзає при низьких температурах (-40 0 С), не розчиняє електроліти, має щільність, що вдвічі перевищує щільність вільної води, не видаляється з продукту при висушуванні. Зв'язана вода, на відміну від вільної, недоступна мікроорганізмам. Тому, для придушення розвитку мікрофлори в харчових продуктах вільну воду повністю видаляють або переводять в пов'язану, додаючи влагосвязивающіе компоненти (цукор, солі, багатоатомні спирти та ін.) При цьому знижується величина так званої "активності води".
Вода механічного зв'язку має властивості вільної води. Вона механічно захоплюється і утримується осередками структури і капілярами продукту.
Білки молока
Загальний вміст білків у коров'ячому молоці коливається від 2,9 до 4%. У відповідність з номенклатурної схемою Комітету по номенклатурі і методології молочних білків Американській науковій асоціації молочної промисловості, білки молока діляться на казеїни і сироваткові білки.
Таблиця 1. Класифікація білків молока
Білок
Зміст від загальної кількості білків знежиреного молока,%
Молекулярна маса
Ізоелектрічес - ючи точка, рН
Казеїни
78-85
-
-
a-казеїн
45-55
22000-24000
4,1
k-казеїн
8-15
19000
4,1
b-казеїн
25-35
24000
4,5
g-казеїн
3-7
12000-21000
5,8-6,0
Сироваткові білки
15-22
-
-
a-лактальбумін
2-5
14437
5,1
b-лактоглобулин
7-12
18000
5,3
Альбумін сироватки крові
0,7-1,3
68000
4,7
Лактоферин
0,2-0,8
87000
-
Імуноглобуліни
1,9-3,3
-
-
IgG
1,4-3,3
150000-163000
5,5-6,8
IgA
0,2-0,7
400000
-
IgM
0,1-0,7
1000000
-
Протеозов-пептони
2-6
4100-200000
3,3-3,7
До білків молока також відносять ферменти, гормони (пролактин, гормон росту, інсулін і ін), і білки оболонок жирових кульок.
Власне харчовими білками є казеїни. Вони максимально розщеплюються протеиназа травного тракту в нативному стані, в той час як глобулярні білки здобувають цю здатність тільки після денатурації.
Важливими біологічними функціями володіють сироваткові білки. Імуноглобуліни є носіями пасивного імунітету, лактоферин і лізоцим володіють антибактеріальними властивостями. Лактоферин і b-лактоглобулин виконують транспортну функцію - переносять в кишечник новонародженого залізо, вітаміни і деякі інші речовини.
За змістом і співвідношенням незамінних амінокислот білки молока відносяться до біологічно повноцінних білків.
Сироваткові білки молока містять більшу кількість сірковмісних амінокислот (метіонін, цистеїн), ніж казеїни. Тому оптимальний баланс амінокислот у раціоні може бути досягнутий зміною співвідношення казеїну і сироваткових білків.
Іноді при вживанні молока приблизно у 1% дітей спостерігаються алергічні реакції. Основним алергенним компонентом коров'ячого молока для людини вважається b-лактоглобулін.
Склад і властивості казеїну
Кількість казеїну в молоці становить 2,3-2,9% або 76-86% загального білка плазми молока. У практиці під казеїном розуміють суміш білків (казеїн), загрожених зі знежиреного молока при підкисленні до рН 4,6. Казеїн також виділяється з молока шляхом осадження за допомогою сульфатів натрію або амонію або методом ультрацентріфугіованія.
Очищений казеїн, виділений з молока з допомогою оцтової кислоти, являє собою аморфний порошок білого кольору, без запаху і смаку, практично нерозчинний у воді, розчинний у слабких розчинах лугів, солей лужних і лужноземельних металів і мінеральних кислот.
При рН свіжого молока 6,6 казеїн має негативний заряд. Ізоелектричної стан казеїну настає при рН 4,6-4,7. Отже, у складі казеїну переважають дикарбонові кислоти. Крім того, негативний заряд і кислі властивості казеїну посилюють гідроксильні групи фосфорної кислоти. Казеїн належить до фосфопротеідам - у своєму складі містить фосфорну кислоту, приєднану моноефірной зв'язком до залишків серину:
Своїми полярними групами і пептидними угрупованнями головних ланцюгів казеїн пов'язує значна кількість води - більше 2 г на 1 г білка. Гідрофільні властивості казеїну залежать від структури, заряду молекул, рН середовища, концентрації в ній солей та ін факторів.
У молоці казеїн має явно виражені кислі властивості. Його вільні карбоксильні групи дикарбонових амінокислот і гідроксильні групи фосфорної кислоти легко взаємодіють з іонами солей лужних і лужноземельних металів (Na +, K +, Ca 2 +, Mg 2 +), утворюючи казеїнати.
Нативні молекули казеїну утворюють особливим чином структуровані комплекси - міцели. Крім казеїну, до їх складу входять іони кальцію, неорганічного фосфату і цитрату. В даний час прийнято вважати, що казеїн в молоці міститься у вигляді казеината кальцію, поєднаного з колоїдним фосфатом кальцію, або так званого казеінаткальційфосфатного комплексу (ККФК). ККФК утворює міцели майже сферичної форми, які з субміцелл розміром 40-300 нм.
ККФК стабільний у свіжому молоці, зберігає стійкість при тепловій і механічної обробки молока. Однак при високотемпературній обробці молока і при виробленні кисломолочних продуктів спостерігається порушення його міцелярної і субміцеллярной структури.
Фракційний склад
Казеїн, отриманий із знежиреного молока осадженням кислотою при рН 4,6, є гетерогенним білком.
Попереднє поділ казеїну на фракції можна здійснити за допомогою розчину сечовини.
Казеїн повністю розчиняється в 6,6 М розчині сечовини. При зниженні концентрації сечовини до 4,6 М в осад випадає a-казеїновий комплекс (молекулярна маса 27000 Да). У a-казеїновому комплексі виділяють Са-чутливу частину і Са-нечутливу.
Са-чутлива частина випадає в осад у присутності 0,03-0,04 М CaCl 2 при рН 7 і температурі 0-4 0 С і зазвичай називається a s-казеїном. При електрофорезі на гелях a s-казеїн поділяється на фракцію a s 1 з варіантами A, B, C, D і групу a s-подібних казеїном. Їх різні поєднання в молоці характеризують генотип породи тварин.
До Са-нечутливою частини a-казеїнового комплексу відносять k -, g - і m-казеїни, які розчиняються в 0,03-0,4 Ь CaCl 2. Найбільш вивченою є k-фракція (М = 10000-26000 Да). K-казеїн є стабілізатором казеїнової міцели від дії іонів Са. Під дією сичужного ферменту відбувається розщеплення k-казеїну, його стабілізуючі властивості втрачаються, і казеїн коагулюються іонами Са.
b-казеїновий комплекс осаджується з розчину сечовини при зниженні її концентрації до 3,3 М. b-казеїн при температурі 0-4 0 С знаходиться в мономерний формі і не осідає іонами Са, на відміну від a s-казеїну. При температурі 35 0 С b-казеїн полімеризується і осідає іонами кальцію. B-казеїн методами електрофорезу та хроматографії можна розділити ще на 3-4 фракції, зазвичай позначаються A, B, C, D.
g-казеїновий комплекс випадає в осад при зниженні концентрації розчину сечовини до 1,7 М при рН 4,7 після додавання (NH 4) 2 SO 4. Дана фракція вивчена слабо і, по всій видимості, також є гетерогенною.
Крім цих основних білків, в молоці присутня у незначних кількостях ряд ферментів, білки оболонок жирових кульок і інші специфічні білки молока.
Ферменти молока включають більше 20 істинних (нативних), а також численні позаклітинні і внутрішньоклітинні ферменти, які продукують мікрофлорою молока і бактеріальних заквасок. Ферменти молока мають велике практичне значення, як для переробки молока, так і для оцінки його санітарного стану.
Протеїн мембрани жирових кульок представлений глобуліном, який не є ідентичним жодному з білків молока. На 100 г жирових кульок доводиться 0,4-0,8 г білка їх оболонок.
Небілкові азотисті сполуки
Крім білкових речовин в молоці містяться численні азотисті сполуки небілкового характеру. Вони являють собою проміжні і кінцеві продукти азотистого обміну в організмі тварин і потрапляють в молоко безпосередньо з крові. Найважливішими компонентами фракції небілкового азоту молока є сечовина, пептиди, амінокислоти, креатин і креатинін, аміак, оротовая, сечова і гіпурова кислоти. Їх загальна кількість становить близько 5% усього вмісту азоту в молоці.
Ліпіди молока
Молочний жир - одна з найбільш цінних за поживністю складових частин молока. Жир в молоці міститься у формі дрібних жирових кульок діаметром до 0,1-10 мкм, оточених липопротеидной мембраною з гідрофільної поверхнею. Вміст жиру в молоці коливається від 2,8 до 5%.
Головним компонентом молочного жиру є тригліцериди (98-99%). Крім тригліцеридів у молоці виявляються лецитин, кефалін, сфінгоміелін, холестерин, ергостерин, цереброзидів, жиророзчинні вітаміни і провітаміни, вільні жирні кислоти.
Гліцериди молока істотно відрізняються від таких у жирових депо організму в першу чергу тим, що включають в свій склад більшу кількість насичених низькомолекулярних жирних кислот. Молекули тригліцеридів молока є разнокіслотнимі, тому молочний жир має низьку температуру плавлення і однорідну консистенцію.
У складі тригліцеридів насичені кислоти складають (58-77%, в середньому - 65%), ненасичені жирні кислоти - у середньому 35%.
До основних насиченим високомолекулярним кислот молочного жиру відносяться пальмітинова, стеаринова і миристиновая, а до насичених низькомолекулярних - масляна, капронова, каприлова, капріновая і Лауринова. Більшість з насичених жирних кислот містить парне число атомів вуглецю (С 4-С 20). Головний компонент цієї групи кислот - пальмітинова.
У той час як насичені жирні кислоти (понад З 8) при кімнатній температурі є твердими, ненасичені - здебільшого рідкі. Серед останніх основне місце займає олеїнова.
У порівнянні з жирами тваринного і рослинного походження, молочний жир характеризується високим вмістом миристиновой кислоти та низькомолекулярних летких насичених жирних кислот - олійною капронової, каприлової і капріновой, що в сумі складають 7,4-9,5% загальної кількості жирних кислот. Кількість біологічно важливих поліненасичених жирних кислот (лінолевої, ліноленової та арахідонової) в молочному жирі, порівняно з рослинними оліями, невисока і складає 3-5%.
Фізико-хімічні властивості жирів і окремих фракцій тригліцеридів характеризуються так званими константами або хімічними та фізичними числами жирів. Визначення цих констант допомагає контролювати якість молочного жиру, його натуральність, регулювати технологічні режими вироблення вершкового масла.
До найважливіших хімічним константам відносяться число омилення, йодне число, число Рейхерт-Мейссля, Полєнський, кислотне, перекисне та ін
Число омилення виражається кількістю міліграмів KOH, необхідного для омилення гліцеридів і нейтралізації вільних жирних кислот, що входять до складу 1 г жиру. Воно характеризує середню молекулярну масу суміші жирних кислот жиру: чим більше в ньому міститься низькомолекулярних кислот, тим воно вище.
Йодне число показує вміст ненасичених жирних кислот у жирі. Воно виражається в грамах йоду, що приєдналася до 100 г жиру. Йодне число підвищується влітку і знижується взимку.
Число Рейхерт-Мейссля характеризує вміст у 5 г жиру низькомолекулярних жирних кислот (масляної та капронової), здатних розчинятися у воді і випаровуватися при нагріванні (знаходиться в прямій залежності від числа омилення).
Число Полєнський характеризує наявність в 5 г жиру низькомолекулярних летких нерозчинних у воді жирних кислот (каприлової, капріновой і частково лауринової).
До основних хімічних констант відносяться температура плавлення, температура затвердіння і показник заломлення.
Фосфоліпіди і цереброзидів. До складу омилюваного ліпідної фракції молока поряд з простими ліпідами входять різноманітні фосфоліпіди, продукти їх розпаду і гліколіпіди (цереброзидів).
Зміст фосфоліпідів і цереброзидів в молоці становить 0,03-0,05%, з них на частку лецитину доводиться 28-40%, Кефалінія - 29-43%, сфінгоміеліна - 19-24%, фосфатидилсерин - 10%, фосфатіділінозіта і цереброзидів - по 6%.
Фосфоліпіди мають емульгує здатністю, так як їх молекули побудовані з полярної і неполярної частин. На поверхні розділу жир-плазма вони утворюють мономолекулярний шар: неполярні частина орієнтується до жиру, полярна - до плазми.
Технологічна обробка молока викликає перерозподіл фосфоліпідів між фазами. При гомогенізації і пастеризації 5-15% фосфоліпідів оболонок жирових кульок переходить у водну фазу. При сепаруванні 65-70% фосфоліпідів молока переходить у вершки, при збиванні 55-70% фосфоліпідів вершків залишається в сколотин, інші переходять в масло.
Стерини та інші неомильних ліпіди. Загальний вміст неомильних ліпідів в молоці становить 0,3-0,55%. Ці речовини супроводжують молочному жиру і частково входять до складу оболонок жирових кульок.
Зміст стеринів у молоці - 0,01-0,014%, в молочному жирі - 0,2-0,4%. Стерини молока в основному представлені холестерином. Холестерин в основному знаходиться у вільному стані.
Жовте забарвлення молочного жиру обумовлена наявністю в ньому групи речовин, званих каротиноїдами. До них відносяться a, b і g-каротини і спирти - ксантофиллу. Зміст каротинів в молоці коливається від 0,05 до 0,9 мг / кг, в залежності від раціону і пори року.
Вуглеводні в молоці представлені скваленом - проміжним продуктом в біосинтезі холестерину.
Вуглеводи молока
Основним вуглеводом молока є лактоза. Крім неї в молоці в невеликих кількостях виявляються моносахариди, і у невеликій кількості - олігосахариди.
Лактоза є дисахарид (З 12 H 22 O 11). Під дією ферменту лактази відбувається гідроліз лактози на моносахариди - глюкозу і галактозу. У молоці цей дисахарид дуже легко піддається бродінню під дією молочнокислих бактерій і в результаті перетворюється на молочну кислоту. Лактоза, поряд з натрієм і калієм - один з осмотично активних компонентів молока. Осмотичний тиск молока таке ж, як і крові. Воно підтримується на певному рівні завдяки рівновазі між концентрацією лактози та розчинними мінеральними речовинами.
Лактоза виконує головним чином енергетичну функцію - на неї припадає близько 30% енергетичної цінності молока.
Вміст лактози у молоці досить постійно і складає 4,5 - 5,2%. При маститах вміст лактози в молоці різко знижується.
У молекулу лактози, як уже говорилося, входять глюкоза і галактоза. В даний час прийнято вважати, що основним попередником обох складових частин лактози є глюкоза, що надходить в молочну залозу з крові.
Кристалічна лактоза практично нерозчинні в абсолютному етанолі, сірчаному ефірі та інших органічних розчинниках. У порівнянні з сахарозою, вона в 5 разів менше солодка і гірше розчиняється у воді.
Мінеральні речовини молока
Мінеральні речовини надходять в організм тварини і переходять в молоко головним чином з кормів і мінеральних добавок. Тому їх кількість у молоці знаходиться в прямій залежності від раціонів годування, навколишнього середовища, пори року, а також породи тварини і його фізіологічних особливостей.
Основними мінеральними речовинами молока (макроелементами) є Ca, P, Mg, Na, K, Cl, S.
Близько 22% всього кальцію молока міцно пов'язано з казеїном (кальцій структуроутворюючий), решта (78%) складають солі - фосфати, цитрати. Велика частина цих солей міститься в колоїдному стані і невелика частина (близько 30%) - у вигляді істинного розчину. Між ними встановлюється рівновага. Співвідношення цих форм відіграє важливу роль у підтримці певної міри дисперсності, гідратації білкових частинок, їх стабілізації при тепловій обробці і в проходженні сичужного згортання.
Фосфор міститься в молоці в мінеральній і органічній формах. Неорганічні сполуки фосфору становлять 63-66% його загальної кількості та представлені фосфатами кальцію і інших металів. Органічні сполуки - це фосфор у складі казеїну, фосфоліпідів, коферментів, нуклеїнових кислот і ін
Магній у молоці зустрічається в тих же хімічних з'єднаннях, що і кальцій. У вигляді істинного розчину знаходиться 65-75% магнію.
Солі калію і натрію містяться в молоці в іонно-молекулярному стані у вигляді добре дисоціюють хлоридів, фосфатів і цитратів.
Елемент
Мг/100 мл
% Від загального кол-ва
%, Що міститься в розчинній формі
Ca
123
0,12
25
P
95
0,10
44
Mg
12
0,01
20
K
141
0,15
100
Na
58
0,05
100
Cl
119
0,11
100
S
30
-
-
Цитрат
160
-
-
Мікроелементами прийнято вважати мінеральні речовини, концентрація яких невелика, і вимірюється в мікрограма на 1 кг продукту. Кількість деяких мікроелементів у молоці збільшується при використанні мінеральних підживлень, проте багато з них можуть потрапляти в молоко ззовні з обладнання тари й ін
Вміст мікроелементів у молоці, мкг / л
Мікроелемент
Нормальний раціон
Раціон + мінеральна добавка
Al
460
810
As
50
450
B
270
660
Br
600
Зростає
Cd
26
Не зростає
Cr
15
-
Co
0,6
2,4
Cu
130
Не зростає
F
150
Зростає
I
43
2700
Fe
450
Не зростає
Pb
40
Зростає
Mn
22
64
Mo
73
371
Ni
27
Не зростає
Se (низький рівень)
40
Зростає
Se (високий рівень)
1270
-
Si
1430
Не зростає
Ag
47
-
Sr
171
-
V
0,092
-
Zn
3900
5100
Вітаміни молока
У молоці виявлено 17 з 20 відомих в даний час вітамінів: з жиророзчинних - A, D, E, K, а з водорозчинних - B 1 - B 12, B c, H, C, n-амінобензойна кислота, інозит. На їх утримання впливають фактори як внутрішнього, так і зовнішнього середовища.
Інші компоненти молока
Крім перерахованих компонентів молока, в ньому містяться небілкові азотисті сполуки, гази, солі, ферменти і пігменти.
Небілкових азотистих сполук (сечовина, креатин, сечова кислота, пуринові основи, аміак, гіпурова кислота, вільні амінокислоти і пептони) в молоці близько 0,05 - 0,2%.
В 1 л молока міститься близько 50-80 мл газів, в тому числі вуглекислого газу 50-70%, кисню - 5-10%, азоту - 20-30%. У молоці міститься також незначна кількість аміаку (0,2 * 10 -3 М). У процесі зберігання молока внаслідок розвитку мікроорганізмів кількість аміаку збільшується, а кисню - знижується. Підвищений вміст газів в молоці свідчить про його забруднення газотвірними бактеріями.
З молока, отриманого при нормальних умовах від здорових тварин, було виділено понад 20 дійсних, або нативних, ферментів. Частина з них синтезується безпосередньо в секреторних клітинах молочної залози (лізоцим, лактозосінтетаза, ксантиноксидаза та ін), частина надходить в молоко з крові (каталаза, протеїназ, альдолаза та ін.) Крім нативних ферментів в молоці присутні численні позаклітинні і внутрішньоклітинні ферменти, які продукують мікрофлорою молока і бактеріальних заквасок. Деякі ферментні препарати спеціально вносять у молоко при виготовленні молочних продуктів. На дії ферментів грунтується виробництво кисломолочних продуктів і сирів, контроль санітарно-гігієнічного стану молока і якість його пастеризації.
В даний час серйозну увагу приділяється проблемі забруднення кормів і харчових продуктів сторонніми речовинами, багато з яких є токсичними для тварин і людини. До сторонніх хімічних речовин молока належать антибіотики, пестициди, детергенти, дезінфектанти, важкі метали, радіоізотопи, мікотоксини, бактеріальні отрути, нітрати, нітрити та ін Крім токсичності, багато хто з цих речовин володіють властивістю порушувати хід технологічних процесів при виробленні молочних продуктів, що призводить до зниження їх якості та харчової цінності.
2. Фізико-хімічні властивості молока
Щільність молока або об'ємна маса р при 20 ° С коливається від 1,027 до1, 032 г/см2, виражається і в градусах лактоденсіметра. Щільність залежить від температури (знижується з її підвищенням), хімічного складу (знижується при збільшенні вмісту жиру і підвищенням при збільшенні кількості білків, лактози і солей), а також від тиску, що діє на нього.
Щільність молока змінюється при фальсифікації - при додаванні Н 2 О знижується, і підвищується при під-зняття вершків або розведенні знежиреним молоком. Тому за величиною щільності побічно судять про натуральність молока при підозрі на фальсифікацію. Проте молоко не задовольняє вимогам ГОСТ 13264-88 за щільністю, тобто нижче 1,027 г/см3, але цілісність якої підтверджена стойловой пробою, приймається як сортове.
В'язкість або внутрішнє тертя, нормального молока при 20 ° С в середньому становить 1,8 × 10 -3 Па.с. Вона залежить головним чином від вмісту казеїну і жиру, дисперсності міцел казеїну і кульок жиру, ступеня їхньої гідратації та агрегування сироваткові білки і лактоза незначно впливають на в'язкість.
У процесі зберігання і обробки молока (перекачування, гомогенізація, пастеризація і т. д.) в'язкість молока підвищується. Це пояснюється збільшенням ступеня диспергування жиру, укрупненням білкових частинок, адсорбцією білків на поверхні кульок жиру і т. д.
Практичний інтерес представляє в'язкість сільноструктурірованних молочних продуктів - сметани, кисляку, кисломолочних напоїв і пр.
Поверхневий натяг - молока нижче поверхневого натягу Н 2 О (дорівнює 5 × 10 3 н / м при t -20 ° C). Більш низька в порівнянні з Н 2 О значення поверхневого натягу пояснюється наявністю в молоці ПАР - фосфоліпі-дів, білків, жирних кислот і т. д.
Температура кипіння молока трохи вище Н 2 О внаслідок наявності в молоці солей і частково цукру. Вона одно 100,2 ° С.
Осмотичний тиск молока близько за величиною до осмотичного тиску крові тварини і в середньому становить 0,66 мПа (6,7 атм). Воно обумовлене високодисперсними речовинами: лактозою та хлоридами. Білкові речовини, колоїдні солі незначно впливають на осмотичний тиск, жир практично не впливає.
Температура замерзання також постійна фізико-хімічна властивість молока, тому що воно обумовлюється тільки істинно расторімимі складовими частинами молока: лактозою і солями, причому останні містяться в постійній концентрації. Температура замерзання коливається у вузьких межах від -0,51 до -0,59 ° С. Вона змінюється протягом лактаційного періоду при захворюванні тварини і при фальсифікації молока водою або содою. І внаслідок відхилення збільшення лактози. На початку лактації температури замерзання знижується (-0,564 ° С) в середині - підвищується (-0,55 ° С); в кінці знижується (-0,581 ° С).
Показник заломлення знежиреного молока при 20 ° С коливається від 1,344 до 1,348. Він складається з показників заломлення води (+1,3329) і складових частин знежиреного залишку молока - лактози, казеїну, сироваткових білків, солей, небілкових азотистих сполук і інших компонентів. Тому за величиною показника заломлення молока і молочної сироватки з допомогою спеціальних рефрактометрів можна контролювати вміст у молоці СОМО, білків, лактози. Наприклад, кількість білків визначають за різницею між показниками заломлення досліджуваного молока та його сироватці після осадження білків розчином СаС1 2 при кип'ятінні, а зміст СОМО - за різницею між показниками заломлення молока і дистильованої води.
За допомогою рефрактометрическим методу можна здійснювати непрямий контроль натуральності молока. Показник заломлення (число рефракції) сироватки, натурального молока є величиною відносно постійною, рівною 1,342-1,343. При додаванні до молока води число рефракції молочної сироватки знижується пропорційно кількості доданої води - в середньому на 0,2 одиниці на кожний відсоток води.
Активна кислотність молока визначається концентрацією вільних водневих іонів (рН). Молоко корови має слабокислу реакцію, його рН становить 6,3 - 6,9 (в середньому 6,5 - 6,6) Кислі властивості молока обумовлюються також білками, фосфатами та цитратами. На рН молока значний вплив робить діяльність мікрофлори вимені.
Загальна кислотність молока визначається титруванням децінормальной лугом з фенолфталеїном 100 мл молока. Кожен мілілітр витраченої лугу відповідає 1 про кислотності молока по Тернеру. Свіже молоко корів має кислотність 16 - 18 о Т, при цьому 4 - 5 º припадає на білки, 1 - 2 о - на гази, 10 - 11 о - на фосфати та інші солі.
Фізико-хімічні зміни молока при зберіганні, транспортуванні та обробці
При зберіганні, транспортуванні та попередньої обробки молока можуть відбутися структурні зміни його основних компонентів - жиру і білків. Можуть також змінюватися його фізико-хімічні, органолептичні й технологічні показники.
У процесі зберігання молока при температурі 3-5 0 С протягом 2-5 діб і транспортування на молочні заводи значним змінам піддаються жири і білки. У меншій мірі змінюються солі і вітаміни.
Зміни жиру пов'язані з впливом на нього розщеплюють ферментів - ліпаз. У результаті ліполізу в молоці підвищується вміст вільних жирних кислот, що сприяє прогоркания молока. Прогоркание молока настає при вмісті в ньому СЖК більше 20 мг% (200 мг / л).
Розрізняють нативні ліпази і ліпази псіхротрофних бактерій. Ліпази псіхротрофних бактерій викликають інтенсивні ліполітичні процеси при їх утриманні 10 6 -10 7 / мл. Нативні ліпази можуть викликати 2 види ліполізу - спонтанний та індукований.
Спонтанний ліполіз відбувається при охолодженні молока, схильного до прогоркания і значною мірою пов'язаний з зоотехническими факторами - індивідуальними особливостями тварин, їх фізіологічним станом, стадією лактації, режимами годівлі та ін Спонтанний ліполіз характерний для стародойного молока і молока, отриманого від хворих на мастит тварин.
Індукований ліполіз виникає при руйнуванні оболонок кульок жиру в процесі отримання та обробки молока з одночасним активированием ліпази. Руйнування оболонок жирових кульок і підвищення активності ліпази обумовлено, в основному, інтенсивними механічними впливами при отриманні, зберіганні і транспортуванні. При отриманні негативну роль грають завищення діаметра молокопровода, підсос повітря в системі. Перемішування, переливання та транспортування молока в незаповнених цистернах, особливо при низьких температурах, сприяють підвищенню вмісту СЖК.
Молочні продукти, і особливо вершкове масло, вироблене з молока, в якому протікають ліполітичні процеси, мають вади смаку і запаху.
Розпад білків (протеоліз) в сирому охолодженому молоці при тривалому зберіганні можуть викликати як нативні протеази, так і протеолітичні ферменти сторонньої мікрофлори - псіхротрофних бактерій.
Як нативні протеїнази, так і протеїнази мікроорганізмів розщеплюють b-казеїн на g-казеїн і протеозов-пептонний фракції, підвищення вмісту яких негативно впливає на сичужний свертиваетмость, термостійкість і інші технологічні властивості молока.
Слід зазначити, що розщеплення білків нативними протеазами в сирому молоці відбувається в незначній мірі, тому що в ньому містяться інгібітори протеолітичних ферментів.
Механічні дії при відцентровій очищення молока, сепаруванні, перекачуванні, перемішуванні і гомогенізації в основному супроводжуються змінами ступеня дисперсності і стабільності жирової фази.
Відцентрова очищення не викликає істотних змін жиру. Ступінь знежирення при сепаруванні залежить від складу, фізико-хімічних властивостей молока, ступеня диспергування жиру, щільності, в'язкості і кислотності. Негативно на ступені знежирення позначаються тривале зберігання молока при низьких температурах, попереднє перекачування, перемішування, пастеризація. Ступінь знежирення підвищується зі збільшенням температури молока, однак при цьому може відбуватися дестабілізація жирової емульсії і збивання жиру в грудочки.
У результаті механічної дії на оболонки кульок жиру в процесі перекачування молока відбувається часткова дестабілізація жиру. Ступінь дестабілізації жирової емульсії збільшується з підвищенням напору у лінії нагнітання, жирності та кислотності молока, а також при підсос повітря. Відцентрові насоси надають на жирову фазу більше руйнівну дію, ніж діафрагменні. Багаторазове перемішування молока мішалками в процесі зберігання також знижує стабільність жирової емульсії.
Гомогенізація молока і вершків підвищує стабільність жирової емульсії молока, покращують їх консистенцію і смак, сприяє кращій перетравності молочного жиру організмом людини. У результаті гомогенізації утворюються однорідні за величиною кульки жиру (діаметром близько 1 мкм).
При гомогенізації в молоці й вершках формуються нові оболонки кульок жиру з нативних оболонкових компонентів, казеїну і сироваткових білків. Тому для утворення нових оболонок, особливо при гомогенізації вершків з підвищеним вмістом жиру, необхідно співвідношення СОМО / жир 0,6-0,85.
Загальні втрати азотистих речовин при центрифугування не перевищують 2,5%. При гомогенізації зменшується діаметр міцел казеїну, частина їх розпадається і адсорбується на поверхні жирових кульок. У процесі гомогенізації в плазмі молока збільшується кількість кальцію в іонно-молекулярному стані, а частина колоїдного фосфату і цитрату кальцію адсорбується на поверхні жирових кульок.
При механічній обробці молока змінюються його фізико-хімічні свойства.Тітруемая кислотність при відцентровій очищення знижується на 0,5-4 0 Т. У результаті гомогенізації знижується поверхневий натяг і збільшується в'язкість молока.
Теплову обробку (пастеризацію та стерилізацію) молока застосовують для запобігання молочних продуктів від псування і підвищення стійкості при зберіганні. Однак тривале воздействи високих температур часто викликає небажані зміни складових частин молока, його фізико-хімічних, органолептичних і технологічних властивостей.
Сироваткові білки при термообробці піддаються денатурації. Найбільш термолабільних є імуноглобуліни і сироватковий альбумін. Денатурація b-лактоглобулин завершується при дотриманні молока протягом 30 хвилин при температурі 85 0 С, а a-лактальбуміну - при 96 0 С. Термостабільної частиною сироваткових білків є протеозов-пептонний фракція.
У результаті денатурації в молекулах білка звільняються різні функціональні групи. У результаті звільнення сульфгідрильних груп відбувається виділення з них сірководню, і молоко набуває смаку кип'яченого продукту чи присмак пастеризації.
Денатурований b-лактоглобулин комплексі з a-лактальбумін і з k-казеїном міцел казеїну, що знижує його термоучтойчівость. У результаті після теплової обробки збільшується тривалість сичужного згортання молока, а стерилізоване молоко практично втрачає здатність до сичужного згортання. (Погіршення атакується казеїну ферментами в результаті комплексоутворення).
Чистий казеїн є досить термостійким білком. Для його коагуляції необхідна витримка молока при температурі 130 0 С протягом 2-88 хвилин. Проте теплова обробка змінює склад казеінаткальційфосфатного комплексу, викликає комплексоутворення з вищевказаними сироватковими білками, що призводить до агрегації міцел казеїну, збільшення їх розміру та підвищення в'язкості молока.
До зниження термостійкості казеїну призводять також порушення сольового складу і підвищення кислотності молока.
При термообробці порушується співвідношення форм фосфатів кальцію. Частина гідрофосфату і дигідрофосфату кальцію, що знаходяться в іонно-молекулярній формі, переходять в погано розчинний фосфат кальцію, який у вигляді колоїду осідає на міцелах казеїну. Частина фосфату кальцію разом з денатурований сироватковими білками утворює відкладення на стінках теплообмінних апаратів - так званий молочний камінь.
При виробленні сиру і сиру в пастеризоване молоко вносять для відновлення сольового балансу солі кальцію у вигляді хлориду кальцію.