Химический состав молока

Химический состав молока не только определяет его пищевую и биологическую ценность, но и влияет на технологическую переработку, выход и качество готовой продукции. В состав молока входит более 300 компонентов.

Вода– является растворителем органических и неорганических веществ. Благодаря ее наличию, молоко можно переливать, сгущать, пастеризовать, кипятить, стерилизовать. В молоке содержится в среднем 88% воды (с колебаниями от 86 до 89%). Она не однородна по физико-химическим свойствам и роль ее не одинакова. Большая часть воды молока (84,5-85%) находится в свободном состоянии, т.е. может принимать участие в биохимических реакциях. Меньшая часть воды (3-3,5%) находится в связанном состоянии. Связана с белками, фосфолипидами и полисахаридами. Она не замерзает при низких температурах (ниже –40⁰С), не растворяет соли, сахар и т.д. Связанную воду нельзя удалить из молока при высушивании.

Вода набухания находится в белках. Благодаря ей образуется коллоидное состояние белков, что играет большую роль в получении творога и сыра. Влияние на нее оказывает рН среды. При повышении кислотности белки набухают и творог получается лучшей консистенции и лучшего качества.

Кристаллизационная вода связана только с кристаллами молочного сахара (С₁₂ Н₂₂ О₁₁ ^. Н₂ О).

Все химические составные части (жир, белки, молочный сахар, минеральные вещества и др.), которые остаются в молоке после удаления из него влаги, или высушивания (при температуре 103-105⁰С) образуют сухой остаток, или сухое вещество, молока (СМО).

Содержание сухого остатка зависит от состава молока и колеблется в значительных пределах (11-14%). Среднее содержание сухих веществ в молоке, заготавливаемом в РБ составляет около 12,5%.

Содержание сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО) – величина более постоянная, чем содержание сухого остатка, и составляет 8-9%. СОМО определяют, вычитая из величины сухого остатка содержание жира. По нему судят о натуральности молока. Если СОМО ниже 8%, то молоко, вероятно, разбавлено водой.

Белки. В молоке содержится в среднем около 3,3% белков (колебания составляют от 2,9% до 3,5%). Белки молока подразделяются на 3 группы://
- к первой основной группе относится казеин;
- вторая группа представлена сывороточными белками (a-лактальбумином, b-лактоглобулином, иммуноглобулинами, альбумином, лактоферрином);
- к третьей группе относят белки оболочек жировых шариков, составляющие всего около 1% всех белков молока.

Казеин – главный белок молока, содержание которого колеблется от 2,1 до 2,9% (2,7%). В молоке находится в коллоидном состоянии. В сухом виде – белый аморфный порошок, который не растворим ни в спирте, ни в эфире, немного растворим в воде.

Свойства казеина:

1. Казеин обладает высокой термоустойчивостью, он термостабилен и при пастеризации, стерилизации, УВТ-обработке молока не происходит его коагуляции, даже в течение 60 мин. при температуре 140°С. Сывороточные белки термолабильны, и многие из них полностью денатурируются в процессе нагревания молока при температуре 30°С в течение 10-30 мин.

2. Способен свертыватся в присутствии слабых кислот.

3. Сворачивается под действием сычужного фермента в присутствии хлористого кальция. Соли кальция способствуют образованию сгустка.

4. Казеин выделяется при гельфильтрации. Пропускают молоко через фильтры с порами разного диаметра.

5. Казеин способен растворятся в сильных кислотах и щелочах.

Сывороточные белки. После осаждения казеина из обезжи­ренного молока сычужным ферментом или кислотой в сыво­ротке остается 0,5—0,8% белков. Сывороточ­ные белки по содержанию незаменимых аминокислот биологически более полноценны. К ним относятся:

b-Лактоглобулин составляет около 50% всех белков сыворотки. При пастеризации он подвергается денатурации. Биоло­гическая роль его не выяснена.

a-Лактоальбумина в молоке 2—5% от общего количества его белков. Он тонкодиспергирован, не коагулирует в изоэлектрической точке в силу большой гидратированности, не свертыва­ется под действием сычужного фермента, термостабилен. Не­обходим для синтеза лактозы из галактозы и глюкозы.

Иммунные глобулины составляют 1,9—3,3% общего количе­ства, белков молока. В молозиве их количество повышается и достигает 90% всех сывороточных белков. Они выполняют функцию антител. Из молока коров выделено 3 группы иммуно­глобулинов: G, А и М. В количественном отношении преоблада­ют иммуноглобулины группы G. Все иммуноглобулины содержатся в сыворотке крови животных, откуда и переходят в молоко, за исключением секреторного иммуноглобулина А, который строится в клетках молочной железы.

Протеозо-пептоны составляют около 24% сывороточных белков и 2-6%всех белков молока, относятся к наиболее термостабильным сывороточным белкам. Они не осаждаются при нагревании до 100 °С в течение 20 мин. Количество их увеличи­вается в процессе хранения молока при низких плюсовых температурах (3—5⁰ С). Регулируют работу некоторых ферментов.

Лактоферрин — красный железосвязывающий белок, по свой­ствам напоминающий трансферрин крови. Обладает бактериостатическим действием. В молоке коров его содержится 0,1 — 0,4 мг/мл, в молозиве 1-6 мг/мл. Синтезируется в клетках молочной железы.

Белок оболочек жировых шариков. Относится к сложным белкам – липопротеинам, которые определяют высокую стабильность жировой эмульсии в молоке. В 100 г жира содержится около 0,1 г оболочечного белка, в котором нет кальция, магния и неорганического фосфора. Он не свертывается при нагревании, но осаждается хлористым кальцием при 100^о С или при подкислении среды соляной кислотой до рН 3,9-4. При сбивании сливок в масло липопротеиновые оболочки жировых шариков переходят в пахту.

Небелковые азотистые вещества молока представляют собой промежуточные и конечные продукты азотистого обмена и поступают в молоко из крови. К ним относятся пептиды, мочевина, аммиак, креатин, креатинин, свободные аминокислоты (аланин, лейцин, валин, глютаминовая кислота, аспарагиновая кислота, серин). Они составляют около 5% всего содержания азота в молоке.

Ферменты. Ферменты являются катализаторами различных процессов. В водных растворах ферменты нестойкие и разрушаются при температуре 60 ^оС, хотя в сухом виде выдерживают температуру 120-130 ^оС.

Низкие температуры снижают действия ферментов вплоть до остановки биохимических реакций. После размораживания свойства ферментов восстанавливаются. Активность ферментов зависит от рН среды. Ферменты разрушаются под действием рентгеновских лучей и других радиоактивных излучений, под действием солей тяжелых металлов.

Из молока здоровых животных выделено более 20 истинных ферментов. Одни из них секретируются в клетках молочной железы (щелочная фосфатаза, амилаза, лактосинтаза, лизоцим, пероксидаза), другие переходят в молоко из крови животных (альдолаза, каталаза, протеиназа).

Кроме истинных, в молоке присутст­вуют ферменты, вырабатываемые микрофлорой молока (липаза, лактаза, редуктаза).

Фер­менты, находящиеся в молоке и молочных продуктах, имеют большое практическое значение. На действии ферментов клас­сов оксидоредуктаз, гидролаз, трансфераз и других основано производство кисломолочных продуктов и сыров. Протеолитические и липолитические ферменты вызывают изменения, при­водящие к снижению пищевой ценности и возникновению поро­ков молока и молочных продуктов. По активности некоторых ферментов можно судить о санитарно-гигиеническом состоянии сырого молока и эффективности его пастеризации.

Липиды молока представлены молочным жиром и жиро-подобными веществами — фосфолипидами и стероидами.

Молочный жир ценен своей высокой усвояемостью (95-98%), калорийностью (1 г жира содержит 9,3 ккал) и содержанием дефицитных жирорастворимых витаминов. Молочный жир считается самой ценной частью молока. В РБ молокозаводы ведут расчет с производителями молока по базисной жирности (3,4%).

Молочный жир — производное спирта глицерина и жирных кислот. Среднее содержание его в молоке составляет 3,8%. В молочном жире обнаружено около 150 жирных кислот с чис­лом атомов углерода от С₄ до С₂₆ (насыщенные, моно- и поли­ненасыщенные). В парном или нагретом молоке жир находится в состоянии эмульсии, а в охлажденном — в виде суспензии. В 1 мл коровье­го молока содержится от 1 до 12 млрд жировых шариков диа­метром 0,1—20 мкм. Поверхность жирового шарика окружена лецитино-белковой оболочкой. Температура плавления молоч­ного жира 28—36 °С, температура застывания 18—23 ⁰С, коэф­фициент преломления — 1,453—1,455.

Из фосфолипидовв молоке имеется:

- лецитин, - кефалин, - сфингомиелин, - цереброзиды.

Суммарное их количество — около 0,06%.

Фосфолипиды входят в состав оболочек жировых шари­ков, а также находятся в связи с белковой фазой и плазмой молока. Принимают участие в окислительно-восстановительных процессах в организме, участвуют в синтезе жира в молочной железе, являясь его предшественником, обладают хорошими эмульгирующими свойствами (лецитин, кефалин).

Из стероидовв молоке присутствует:

- холестерин (в комп­лексе с белками и в плазме молока) – участвует в кроветворении, регуляции обмена солей кальция и фосфорной кислоты, в образовании витамина Д;

- эргостерин участвует в образовании оболочек жировых шариков, под действием УФ лучей превращается в витамин Д.

В молоке стероидов - 0,01 – 0,014%.

Молочный сахар (лактоза) в молоке коров составляет в среднем 4,7%, на­ходится в молекулярном состоянии и представляет собой дисахарид, состоящий из глюкозы и галактозы. По сравнению с са­харозой лактоза в 5 раз менее сладкая и хуже растворима вводе. Наибольшую значимость лактоза имеет в первые дни жизни. Она входит в состав ферментов, которые участвуют в синтезе жиров, белков и витаминов. Лактоза необходима также для активной работы сердца, почек и других внутренних органов.

Молочный сахар хорошо усваивается, с другой стороны он в основном является причиной порчи молока, так как лактоза является хорошей питательной средой для микроорганизмов. Но не всегда сквашивание является отрицательным процессом. Приготовление большинства молочных продуктов основано на сбраживании молока.

Минеральные вещества. Минеральный состав моло­ка во многом зависит от минерального состава кормов. Мине­ральных веществ в молоке содержится в среднем 0,7 %. Их под­разделяют на макро- и микроэлементы.

Макроэлементы со­держатся в относительно больших количествах — 10—100 мг/кг, их концентрация в молоке сравнительно постоянна; микроэле­менты—в количествах, измеряемых микрограммами, концент­рация их значительно варьирует в зависимости от кормления животных, условий первичной обработки и хранения молока.

К макроэлементам относят калий, натрий, кальций, магний, фосфор, хлор и серу. Калий, натрий, кальций и магний нахо­дятся в молоке в основном в виде солей фосфорной и лимонной кислот.

В молоке больше всего кальция (120 мг%). Треть кальция находится в растворенном состоянии и две третьи - в связанном с казеином. При скисании молока почти весь кальций отщепляется от казеинового комплекса и переходит в сыворотку. От содержания кальция зависит качество молочнокислых продуктов, так как он влияет на образование сгустка.

Из микроэлементов в молоке содержатся алюминий, барий, бор, бром, ванадий, железо, йод, кадмий, кобальт, кремний, литий, марганец, медь, молибден, никель, селен, серебро, стронций, сурьма, фтор, хром, цинк. Микроэлементы влияют на пищевую ценность и качество молока и молочных продуктов.

Витамины. Молоко содержит практически все витамины, необходимые для нормального развития человека. Они попадают в молоко из поедаемого корма и синтезируются микрофлорой рубца. Содержание витаминов в молоке колеблется в зависимости от: сезона года; стадии лактации; рационов кормления; породы животного; степени разрушения при обработке и хранении молока. Жирорастворимые витамины молока (А, Д, Е, К) включены в оболочки жировых шариков, водорастворимые (B₁, В₂, B₆, В₁₂, РР, В₃, С, Н) – содержатся в свободном виде и входят в состав коферментов различных ферментов.

Гормоны. В молоке обнаружены гормоны, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма, а также для регуляции выделения молока. В молоко гормоны попадают из крови.

Пролактин выделяется передней долей гипофиза, стимулирует выделение молока.

Лютеостерон выделяется желтым телом яичников, затормаживает действие пролактина и выделение молока. К концу беременности действие лютеостерона активизируется, что приводит к запуску.

Фолликулин образуется в ткани яичников, способствует развитию железистой ткани молочной железы.

Тироксин гормон щитовидной железы. Содержит йод и регулирует в организме белковый углеводный и жировой обмен.

В молоке обнаружены также и такие гормоны как адреналин, окситоцин, инсулин.