Состав молока

Молоко – биологическая жидкость, а также многокомпонентная сбалансированная система, обладающая высокими питательными, иммунологическими и бактерицидными свойствами. В состав молока входят белки, липиды, углеводы, минеральные вещества, витамины, ферменты, гормоны и ряд других компонентов. Наибольший удельный вес (более 85%) в молоке занимает вода. На остальные компоненты (белки, липиды, углеводы, минеральные вещества и др.), входящие в состав сухих веществ, или сухого остатка, приходится лишь 11-14%. Содержание так называемого сухого обезжиренного остатка молока (СОМО) составляет 8-9%. Сухой остаток является наиболее ценной частью молока – при производстве молочных продуктов стремятся к максимальному его сохранению.

В молоке содержится 86-89% воды, большая часть которой (83-86%) находится в свободном состоянии, а наименьшая часть (3-3,5%) – в связанной форме. Свободная вода является растворителем органических и неорганических соединений молока (лактозы, минеральных элементов, кислот, ароматических веществ и пр.).

Общее содержание белков в молоке колеблется от 2,9 до 4 %. Белки молока разнообразны по строению, физико-химическим свойствам и биологическим функциям. Они имеют особое значение в питании людей. В молоке обнаружена целая система белков, среди которых выделяют две главные группы: казеины и сывороточные белки. Основная часть белков (78-85%) представлена казеинами. Благодаря использованию современных методов биохимического анализа белков, стал известен состав компонентов или фракций казеина, а также генетические варианты главных компонентов. Компонентами сывороточных белков являются ß-лактоглобулин и α – лактальбулин, а также альбумин сыворотки крови,иммуноглобулины, протеозопентоны и лактоферрии. К белкам молока следует отнести ферменты, некоторые гормоны и белки оболочек жировых шариков. Биологические функции всех белков молока пока не выяснены. Известно, что казеины являются пищевыми белками. Также они являются источником кальция, фосфора и целого ряда активных пептидов.

Количество минеральных веществ в молоке находиться в прямой зависимости от рационов кормления, окружающей среды, времени года. Исследование минерального состава молока показало наличие в ней более 50 элементов: Са, Р, Мg, Na, R, Cl, S, Fe, Cu, Mn, Zn, Al, Si, I, Br, Zn, Mo, Cd, Pb, Co, F, Cr, Ba, Hg, Sr, Li, Cs, Sn, Se, Ni, As, Ag, Ti, V и др. Из них около 30 определены количественно. Они подразделяются на макро- и микроэлементы. Основными минеральными веществами молока являются макроэлементы кальций, фосфор, магний, калий, натрий, хлор и сера.

Кальций и фосфор. Кальций и фосфор – это наиболее важные макроэлементы молока. Они содержатся в молоке в легкоусвояемой форме и хорошо сбалансированных соотношениях. Как известно, физиологическая и биохимическая роль кальция и фосфора особенно для новорожденных, исключительно велика. Содержание кальция в молоке колеблется от 100 до 140 мг. Около 22% всего кальция молока прочно связано с казеином (казеин структурообразующий), остальное количество (78%) составляют соли – фосфаты, цитраты и пр. Фосфаты кальция могут быть в виде Са3(РО4)2, СаНРО4, Са(Н2РО4)2 и других более сложных солей, а цитраты в виде Са3(С6Н5О7)2, Са(С6Н6О7). Общее содержание фосфора колеблется от 74 до 130 мг. Фосфор содержится в молоке в минеральной и органической формах. Неорганические соединения представлены фосфатами кальция и других металлов, и их содержание составляет 45-100 мг. Органические соединения – это фосфор в составе казеина, фосфолипидов, фосфорных эфиров углеводов, ряда коферментов, нуклеиновых кислот и т.д.

Магний. Количество магния в молоке составляет 12-14 мг. Магний, вероятно, встречается в молоке в тех же соединениях и выполняет ту же роль, что и кальций. Состав солей магния аналогичен составу солей кальция, но на долю солей, находящихся в виде истинного раствора, приходится 65-75% магния.

Калий, натрий и хлор. Содержание калия в молоке колеблется от 135-160 мг, натрия – от 30 до 60, хлора (хлоридов) – от 90 до 120 мг. Натрий и калий содержатся преимущественно в виде солей (ионов), и лишь небольшое их количество связанно с мицеллами казеина и оболочками шариков жира. Соли калия и натрия содержатся в молоке в ионно-молекулярном состоянии в воде хорошо диссоциирующих хлоридов, фосфатов и цитратов. Они имеют большое физиологическое значение. Так, хлориды натрия и калия обеспечивают определенную величину осмотического давления крови и молока, что необходимо для нормальных процессов жизнедеятельности. Фосфаты и цитраты калия и натрия обеспечивают так называемое солевое равновесие молока, т.е. определенное соотношение между ионами кальция и анионами фосфорной и лимонной кислот.

Микроэлементы. Микроэлементами принято считать минеральные вещества, концентрация которых невелика, и измеряется в микрограммах на 1 кг продукта. К ним относятся: железо, кремний, селен, медь, цинк, марганец, кобальт, йод, молибден, фтор, алюминий, олово, хром, свинец и др. В молоке они связаны с оболочками шариков жира (железо и медь), казеином и сывороточным белками (железо, медь, цинк, марганец, алюминий, йод, селен и др.) входят в состав ферментов (железо, марганец, цинк), витаминов (кобальт), гормонов (йод, цинк, медь) и т.д. Их количество в молоке значительно колеблется в зависимости от состава, условий обработки и хранения молока. В сравнительно больших количествах в молоке содержатся цинк, медь, железо, кремний, алюминий и некоторый другие. Микроэлементы, как известно, имеют огромное физиологическое значение, обуславливают пищевую и биологическую ценность молока. Они обеспечивают построение и активность жизненно важных ферментов, витаминов и гормонов, без которых немыслимо превращение поступающих в организм человека пищевых веществ.

Витамины. Молоко практически содержит все витамины, необходимые для нормального развития человека. В молоке присутствуют как жирорастворимые, так и водорастворимые витамины.

Жирорастворимые витамины.

В молоке присутствуют жирорастворимые витамины А, D, Е, К в активной и неактивной формах. Молоко содержит в основном витамин А1 (ретинол). Концентрация витамина А в молоке колеблется от 0,04 до 1 мг/кг. В молоке содержатся все формы витамина D. Молоко содержит витамин D3 от 0,34 до 1,5 мкг/кг. Эффективным средством, позволяющим увеличить содержание витамина D в молоке, является облучение животных УФ - лучами, т.к. витамин D3 образуется в организме при ультрафиолетовом облучении. Витамин Е в молоке содержится от 0,2 до 1,9 мг/кг. Витамин Е является естественным антиокислителем жиров. Витамин К синтезируется микрофлорой кишечника животного и коровьем молоке содержится в незначительном количестве (30-40мкг/кг).

Водорастворимые витамины.

К водорастворимым витаминам относятся витамины группы В и аскорбиновая кислота. В молоке содержится свободный тиамин (витамин В1) 50-70% всего количества. Количество тиамина в молоке составляет 0,2-0,8 мг/кг. Рибофлавин (витамин В2) обладает свойствами желто-зеленого пигмента и обуславливает окраску молочной сыворотки, его количество в молоке колеблется от 1 до 2,8 мг/кг. Молоко характеризуется сравнительно малым количеством витамина РР никотиновой кислоты (0,7-1,5мг/кг). Содержание пиридоксина (витамин В6) и его производных в молоке составляет 0,2-1,7 мг/кг. В молоке содержание фолиевой кислоты находится от 0,004 до 2,6 мг/кг. Фолиевая кислота является фактором роста многих других микроорганизмов. Поэтому недостаток ее и других факторов роста - ниацина, пантотеновой кислоты и биотина – в молоке может быт причиной замедленного развития молочнокислых бактерий заквасок. Количество витамина В 12 в молоке составляет 2,2-5,9 мг/кг. Аскорбиновая кислота (витамин С) активно участвует в окислительно-восстановительных процессах, происходящих в молоке. Количество витамина С в молоке колеблется от 3 до 20 мг/кг.

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 — этовысокомолекулярные соединения

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).

Для характеристики жирно-кислотного состава молочного жира используют важнейшие химические числа: омыления, йодное, Рейхерта-Мейсля, Поленске. Молочный жир способен подвергаться фазовым изменениям. Он может находиться в отвердевшем (кристаллическом) и расплавленном состоянии, температура застывания — 18-23 °С, температура плавления 27-34 ⁹С. Плотность молочного жира при температуре 20 °С составляет 0,930-0,938 г/см³.

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 см³). 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.

Иммунные тела {антитела), гормоны обладают бактерицидными свойствами. Они образуются в организме животного, на непродолжительное время подавляют развитие микроорганизмов. Время, в течение которого проявляются бактерицидные свойства молока, называется бактерицидной фазой. Продолжительность ее зависит от температуры молока и составляет при 30 °С 3 ч, при 5 °С — более суток.

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 см³ в 1000 см³), 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.

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.

Поиск по сайту: