Маленькая плотность молока у коровы

Плотность молока — это критерий его качества и натуральности.

Это масса молока при 20 градусах, заключенная в единице его объема.

За более, чем 5 тысяч лет употребления молока люди знают, что оно содержит все вещества, необходимые для организма: белки, углеводы, ферменты, жиры, витамины, гормоны и минеральные соли.

И эти идеально сбалансированные компоненты полностью и легко усваиваются.

Каждый человек, употребляющий молоко, хочет быть уверен в его качестве.

Среди множества показателей, характеризующих его состав, одним из основных является тест, определяющий плотность молока.

Далеко не все знают, для чего нужен этот показатель, каким должно быть его оптимальное цифровое значение и что, собственно, можно узнать по нему о качестве молока и молочной продукции.

Что такое плотность молока и ее норма

Определение плотности по принятым методикам позволяет выявить фальсификацию молока.

Нормальная плотность колеблется от 1,028 до 1,032, в среднем составляя 1,030, и зависит от породы коров, а также условий их содержания, кормления и других обстоятельств.

Плотность молока тем выше, чем больше в нем содержится сахара, белков и минеральных веществ, и тем ниже, чем больше жира.

Величина складывается из плотности его составных частей: молочного жира (0,9225 г/см3), лактозы (1,6103), белков (1,3398) и солей (2,8575) и отражает соотношение их в молоке.

Поэтому по плотности можно указывать на разбавление молока водой.

Так, например, при плотности 1,028 молоко натуральное, 1,027 — подозрительное, 1,027 и ниже — фальсифицированное водой.

Добавление воды в молоко вызывает уменьшение плотности приблизительно на 0,003 на каждые 10% добавляемой воды.

Слишком низкая плотность указывает на то, что молоко разбавлено водой, а высокая – на добавление обрата или снятие сливок.

Характерно, что если с молока снят жир и добавлено столько же воды, то плотность не меняется, и такую фальсификацию можно выявить определением количества жира в молоке и сопоставлением показателей.

Таким образом, плотность молока является основным показателем его натуральности.

Определение плотности молока

При определении плотности следует проверять используемые лактоденсиметры, так как 30% этих приборов при проверке лабораторией мер и измерительных приборов оказались по точности непригодными к использованию.

За плотность молока (объемная масса) принимается масса при 20°С, заключенная в единице объема (г/см3).

Для определения плотности используются стеклянные ареометры (цена деления шкалы 0,001) или AM без термометра (цена деления 0,0005) (ГОСТ 8668—75).

Плотность заготовляемого молока должна определяться не ранее чем через 2 ч после дойки при 20±5°С.

В арбитражных случаях пробу следует нагреть до 40 °С, выдержать 5 мин, после чего довести до 20±2°С.

Плотность молока определяется по ГОСТ 3625—71.

  • цилиндр мерный на 200-250 мл диаметром не менее 5 см
  • лактоденсиметр
  • 1. Взятое для анализа молоко тщательно смешивают и осторожно, по стенкам, чтобы избежать образования пены, наливают в цилиндр до 2/3 его объема.

    2. После этого сухой лактоденсиметр погружают в молоко и оставляют в свободно плавающем состоянии.

    3. Через 1-2 мин, когда колебания лактоденсиметра прекратятся, производят отсчет плотности и температуры молока по верхнему краю мениска с точностью до 0,0005, а температуры — до 0,5 °С.

    Глаз при этом должен находиться строго на уровне линии мениска.

    Измерение производят дважды, качнув лактоденсиметр, после чего находят среднее арифметическое из двух определений.

    Определение относительной плотности молока производится при температуре 20 °С.

    Если она выше, то к показаниям лактоденсиметра прибавляют на каждый градус температуры 0,0002.

    Если она ниже, то, наоборот, вычитают 0,0002 на каждый градус.

    Для удобства в ГОСТе, 3625-71 на методы испытаний молока приводится таблица поправок.

    Температура молока 24°, показание ареометра 1,0315.

    Температурная поправка: (24–20) * 0,0002=0,0008.

    Плотность молока: 1,0315 + 0,0008 = 1,0323.

    Плотность молока, выраженная в градусах ареометра, 32,3 (сотые и тысячные доли плотности).

    Определение плотности молока в домашних условиях

    Плотность молока можно проверить в домашних условиях.

    Если капнуть небольшое его количество в сосуд с водой, то капли неразбавленного молока опустятся сразу на дно емкости и растворятся, а если в него добавлена вода, то капли мгновенно растекутся по поверхности.

    Можно также смешать молоко и спирт (1:2) и вылить на блюдечко.

    Если молоко цельное, сразу же появятся хлопья, когда же оно разбавлено водой и имеет пониженную плотность, то хлопья долго не будут образовываться.

    Таким образом, показатель плотности является важнейшим критерием определения натуральности и качества молока.

    Здравствуйте. Коровка в феврале отелилась, отел первый. Молоко вкусное сладкое, пока не охладилось, после холодильника не вкусное, водянистое. Творога мало получается ( с 5 литров 200-300гр),сыр не получается вовсе.
    Сделали анализ молока: жир 2,8 (норма 3,5), плотность 27,3 (норма 28,8), вода 5,8 (норма 0).
    Молоко не сдаем, коровку для себя держим. Хотелось бы понять что не так.
    Кормим: сена, воды вволю, комбикорм 2 раза в день по 3 кило, лизунец красный в свободном доступе.
    Может кто сталкивался с водой в молоке? Сами, понятное дело, ине разбавляем.

    есть такие коровки. жира маловато наверно в молоке./ в смысле..жирность молока низкая/..такое бывает и помоему нелечится(((может на травке и поменяется. хотя наврядли..
    поспрошайте здесьhttps://fermer.ru/forum/zhivotnovodstvo/krupnyi-rogatyi-skot/obshchie-vo.

    Здравствуйте. у меня три коровы. отелились в феврале-марте. две вторым телёнком. одна совсем старенькая. Кормим сеном и комбикормом. Молоко мы сдаём в больших количествах закупщикам. сделали анализ в лаборатории. у старой коровы утром жир 8 и воды 14%,у одной молодой 3,3 и 3% воды. а второй 10 и 17% воды. Можете разъяснить. как при такой жирности может быть вода. если мы не льём. т.к.заинтересованы в жирности. нам добавляют цену за жир.Теперь нас хотят наказать за такое качество молока и не принимать месяц,а для нас это большие деньги.Неужели нужно будет избавляться от всех коров,если все три дают водянистое молоко. Обидно. а доказать ничего не можем.

    Здравствуйте. у меня три коровы. отелились в феврале-марте. две вторым телёнком. одна совсем старенькая. Кормим сеном и комбикормом. Молоко мы сдаём в больших количествах закупщикам. сделали анализ в лаборатории. у старой коровы утром жир 8 и воды 14%,у одной молодой 3,3 и 3% воды. а второй 10 и 17% воды. Можете разъяснить. как при такой жирности может быть вода. если мы не льём. т.к.заинтересованы в жирности. нам добавляют цену за жир.Теперь нас хотят наказать за такое качество молока и не принимать месяц,а для нас это большие деньги.Неужели нужно будет избавляться от всех коров,если все три дают водянистое молоко. Обидно. а доказать ничего не можем.

    Евгений, задаюсь тем же вопросом. На мой взгляд (может я не права, поправьте), жирность, плотность и процент воды в молоке никака не связаны. Все это отдельные и отдельно измеряемые компоненты молока.
    Я вот тоже теперь думаю, что с коровкой делать. После холодильника сливки наверху, а молоко голубоватое, водянистое. Кто купит такую корову, обманывать не хорошо. А на мясо жалко.

    Кормим: сена, воды вволю, комбикорм 2 раза в день по 3 кило, лизунец красный в свободном доступе.

    больше двух кг за раз нельзя.
    кормите три раза по два кг.
    ещё нужен мел и соль.

    480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ‘, MOUSEOFF, FGCOLOR, ‘#FFFFCC’,BGCOLOR, ‘#393939’);» onMouseOut=»return nd();»> Диссертация — 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

    Автореферат — бесплатно , доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников

    Трофимова Елена Александровна. Состав и технологические свойства молока черно-пестро-голштинских помесных коров в условиях Красноярского края : диссертация . кандидата сельскохозяйственных наук : 06.02.04.- Красноярск, 2007.- 151 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-6/619

    Содержание к диссертации

    1 Обзор литературы 7

    1.1 Характеристика основных физико-химических и технологических свойств молока и факторы, влияющие на них 7

    1.1.2 Сухое вещество, сухой обезжиренный молочный остаток 8

    1.1.3 Жировая фракция 9

    1.1.4 Белковая фракция 11

    1.1.5 Минеральный состав молока 16

    1.1.7 Витамины молока 21

    1.1.8 Содержание соматических клеток в молоке 22

    1.1.9 Плотность молока 23

    1.1.10 Термоустойчивость молока 24

    1.2 Взаимосвязи между основными компонентами молока и уровнем продуктивности коров 26

    1.3 Особенности молочной продуктивности, состава и свойств молока коров черно-пестрой и голштинской пород 29

    1.3.1 Черно-пестрая порода 29

    1.3.2 Голштинская порода 31

    1.4 Влияние голштинизации на молочную продуктивность, состав и

    свойства молока коров черно-пестрой породы 32

    2 Материал и методика исследований 36

    2.1 Материал и схема опыта 36

    2.2 Методы исследований 39

    3 Результаты исследований и их обсуждение 42

    3.1 Характеристика состава и свойств молока черно-пестро-голштинских помесных коров в зависимости от доли крови по улучшающей породе 42

    3.1.1 Характеристика удоев коров 42

    3.1.2 Характеристика жировой фракции молока 45

    3.1.3 Характеристика белковой фракции молока 58

    3.1.4 Массовая доля лактозы в мол оке 72

    3.1.5 Характеристика молока по плотности, массовой доле СОМО и сухого вещества 75

    3.1.6 Характеристика основных макроэлементов молока 89

    3.1.7 Содержание витамина С в молоке 99

    3.1.8 Содержание соматических клеток в молоке 102

    3.1.9 Термоустойчивость молока 104

    3.2 Технологические свойства молока черно-пестро-голштинских по месных коров при производстве молочных продуктов 106

    3.2.1 Технологические свойства молока при производстве йогурта классического 106

    3.2.2 Технологические свойства молока при производстве творога обезжиренного 108

    3.3 Расчет коэффициентов биологической эффективности коров 110

    3.4 Экономическая эффективность 111

    Предложения производству 115

    Введение к работе

    Актуальность исследования. В Красноярском крае ведется крупномасштабная селекция, направленная на совершенствование черно-пестрого скота путем скрещивания с быками голштинской породы. При оценке результатов скрещивания учитываются основные показатели продуктивности животных -удой, жирномолочность, скорость молокоотдачи и др. Получен большой массив помесных животных с улучшенной молочной продуктивностью (22,9 тыс. голов [Сборник основных показателей животноводства, 2006]). Однако, свойства молока, влияющие на его технологическую пригодность и качество молочной продукции (содержание общего белка и его основных фракций в молоке, минеральный состав, дисперсность жировых шариков) у таких животных недостаточно изучены.

    Новый ГОСТ Р 52054-2003 предъявляет высокие требования к качеству молока, введена приемка молока с учетом массовой доли жира и белка, которые влияют на его закупочную цену. Поэтому изучение состава и свойств молока помесных коров и качества молочных продуктов, получаемых из него, является актуальным и дает возможность оценить экономическую эффективность разведения черно-пестрых коров с разной долей крови по голштинской породе в условиях Красноярского края.

    Проведенные исследования являются фрагментом общей темы: «Разработка концепции энергоресурсосберегающих технологий при производстве продуктов животноводства», выполняемой кафедрой технологии переработки и хранения продуктов животноводства ФГОУ ВПО «КрасГАУ» на основании Программы фундаментальных и приоритетных прикладных исследований СО РАСХН по научному обеспечению развития АПК на 2000-2010 гг.

    Цель и задачи исследования. Цель работы — изучить состав и технологические свойства молока черно-пестро-голштинских помесных коров в зависимости от доли крови по улучшающей породе в условиях Красноярского края.

    Для реализации указанной цели были поставлены следующие задачи:

    изучить химический состав молока черно-пестро-голштинских помесных коров разных генотипов;

    изучить взаимосвязь и динамику содержания основных компонентов молока на протяжении лактации;

    определить технологические свойства молока помесных коров при производстве кисломолочных напитков и творога;

    дать экономическую оценку эффективности использования животных с разной долей крови по голштинской породе в условиях Красноярского края.

    Научная новизна. Впервые в условиях Красноярского края применен комплексный подход к исследованию продуктивных свойств черно-пестро-голштинских помесных коров, а также состава и технологических свойств молока, включающий 29 показателей, на фоне сезонной динамики с учетом стадии лактации. Выявлены особенности физико-химических свойств молока коров данной породной группы, в частности, низкое содержание общего белка и дисбаланс основных белковых фракций, а также нарушенное соотношение основных макроэлементов, которые оказывают влияние, как на биологическую полноценность молока, так и на его технологические свойства.

    Практическая значимость. Наиболее оптимальными физико-химическими свойствами с учетом основных показателей, а также лучшими технологическими свойствами при производстве кисломолочных напитков и творога обладает молоко коров с долей крови по голштинской породе от 50,1 до 62,5 и от 62,6 до 75%.

    Наибольшая экономическая эффективность с учетом требований ГОСТ Р 52054 получена при использовании помесных коров с долей крови по голштинской породе от 50,1 до 62,5% — 39,2%.

    Материалы используются в учебном процессе при подготовке технологов сельскохозяйственного производства и зооинженеров при изучении дисциплин «Биохимия молока и мяса» и «Молочное дело».

    Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены на IX Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы интенсивного развития животноводства» (Горки, 2006), на X Международной научно-производственной конференции «Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения» (Белгород, 2006), на Региональной научно-практической конференции «Аграрная наука на рубеже веков» (Красноярск, 2006), на кафедре технологии переработки и хранения продуктов животноводства ФГОУ ВПО «КрасГАУ» (2007).

    Публикации. По материалам диссертации опубликованы 5 научных работ, в том числе одна- в издании, рекомендованном ВАК. Основные положения, выносимые на защиту.

    Особенности состава и свойств молока черно-пестрых коров с разной долей крови по голштинской породе.

    Взаимосвязь и изменчивость основных компонентов молока в течение лактации.

    Особенности технологических свойств молока коров разных генотипов по голштинской породе при производстве молочных продуктов.

    Экономическая эффективность использования черно-пестро-голштинских помесей разной породности.

    Объем и структура диссертации. Диссертация выполнена на 151 странице текста компьютерного набора, содержит 27 таблиц, 19 рисунков, 1 приложение. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методики исследований, результатов собственных исследований и их обсуждения, выводов и предложений производству. Список литературы включает 251 наименование, в том числе 53 -на иностранных языках.

    Характеристика основных физико-химических и технологических свойств молока и факторы, влияющие на них

    В сухой остаток, или сухое вещество, молока входят все химические составные части (жир, белки, молочный сахар, минеральные вещества и др.), которые остаются в молоке после удаления из него влаги. Содержание сухого остатка зависит от состава молока и колеблется в пределах 11-14%). Среднее содержание сухих веществ в молоке, заготовляемом в различных регионах Российской Федерации, составляет около 12% с колебаниями от 11,6 до 12,4%.

    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 [Горбатова К.К., 2001]. Содержание СОМО имеет тесную положительную взаимосвязь с содержанием жира в молоке [Безенко Т.Н., 1959; Аксенникова А.Д., 1964; Барабанщиков Н.В., 1983].

    Содержание сухого обезжиренного молочного остатка зависит от геноти-пических и паратипических факторов. Этот показатель варьирует в зависимости от породы, породности и индивидуальных особенностей животных. Коэффициент изменчивости по СОМО составляет 2,30-3,43%. СОМО является достаточно устойчивой частью молока и изменяется в основном при изменении содержания белка. Это показывает высокий коэффициент корреляции между белком и СОМО, равный +0,979 [Жебровский Л.Г., 1964]. Поэтому для увеличения СОМО достаточно вести в стадах отбор и подбор животных по содержанию белка в молоке. Существует зависимость содержания СОМО от рационов кормления коров. Возрастание уровня протеинового кормления ведет к увеличению содержания СОМО за счет увеличения содержания белка в молоке. Отмечается влияние возраста животных на содержание СОМО. Наиболее ценным по содержанию питательных веществ названо молоко, полученное от коров 1-4 лактации (начиная с 6-й лактации, содержание белка и СОМО в молоке коров резко падает). По периодам лактации содержание СОМО изменяется вместе с содержанием белка: равномерно повышается до конца лактации, начиная со второго месяца лактации [Безенко Т.Н., 1959; Жебровский Л.Г. 1964].

    Массовая доля жира в большой степени определяет питательность молока, его энергетическую ценность. Молочный жир находится в молоке в тонкодисперсном состоянии. Это определяет его легкую усвояемость организмом и технологические свойства при изготовлении жирномолочных продуктов [Александрова B.C., 1973; Ерофеев В.И., 1988; Барабанщиков Н.В., 1990; Оноприйко А.В., 2004].

    В зависимости от породы, колебания содержания жира в молоке составляют от 2,8 до 6,44%. Наибольшее содержание жира в молоке коров джерсей ской породы, наименьшее — в молоке самых обильномолочных коров — гол-штинской породы [Смирнова Г.А,, 1959; Пяновская Л.П., 1968; Прохоренко П.Н., 1985; Горбатова К.К., 2001].

    Содержание жира в молоке относится к экономическим показателям и учитывается при приемке сырьевого молока молокоперерабатывающими предприятиями. В соответствии с ГОСТ Р 52054-2003 базисная норма жира в молоке составляет 3,4%.

    Жир молока имеет сложный состав. В основном он представлен смесью многочисленных триглицеридов (содержание моно- и диглицеридов составляет 1,2-2,6%). Состав молочного жира до конца не изучен. В нем идентифицировано более 142 жирных кислот. Жир в молоке находится в виде мельчайших жировых шариков, размеры которых колеблются от 0,5 до 10 мкм, однако встречаются шарики меньшей (до 0,1 мкм) и большей (до 20 мкм) величины. Основная часть жировых шариков имеет размер 2-5-мкм. В 1 мл молока содержится от 2 до 5 млрд. жировых шариков. Сложный состав и мелкодисперсная структура молочного жира делают его ценным компонентом пищевого рациона [Горбатова К.К., 2001].

    Крупные шарики отстаиваются быстрее, мелкие медленнее; шарики диаметром от 0,1 до 0,5 мкм практически не отстаиваются. Это свойство используется при разделении молока на жировую и обезжиренную фракции путем сепарирования. По сведениям Н.В. Барабанщикова [1990], чем больше размер жирового шарика, тем меньше отход жира в пахту. Исследования B.C. Александровой [1973] и В.И. Ерофеева [1988] показали, что молоко с наибольшей массовой долей жира, диаметром и количеством жировых шариков при изготовлении сливочного масла дает более высокие выход продукта и степень использования молочного жира, а также более низкий отход жира в пахту. Таким образом, массовая доля жира в молоке, количество и диаметр жировых шариков оказывают влияние на технологические свойства молока.

    Содержание соматических клеток в молоке

    Определение содержания соматических клеток в молоке позволяет выявить примесь анормального молока в сборном. Анормальным считают молозиво, молоко, полученное в конце лактации, молоко коров, больных маститом, или с другими нарушениями состояния организма животного. Анормальное молоко отличается от нормального по химическому составу, физико-химическим свойствам и содержит большое количество соматических клеток (лейкоцитов, лимфоцитов, эритроцитов, эпителиальных клеток молочной железы и другие) [Охрименко О.В., 2001].

    По данным К.К. Горбатовой [2001] и Ю. Фомичева [2002], в молоке коров больных маститом понижается количество сухих веществ, молочного сахара (до 3,20-3,66%), витаминов, кальция, содержание казеина (до 1,98-2,17%), а количество сывороточных белков возрастает (до 0,82-1,14%). Молоко имеет солоноватый вкус, титруемая кислотность понижается до 5-15Т, рН повышается до 6,83-7,70, плотность снижается до 1021,6-1026,9 кг/м3. Массовая доля жира увеличивается в первые 3-5 дней заболевания и снижается через 7-Ю дней, молоко имеет высокую бактериальную обсемененность и может быть опасным для здоровья. По утверждению J.B. Coulon [1998], увеличение содержания со матических клеток в молоке до 200000 тыс/см уже приводит к уменьшению соотношения казеин : общий белок. При попадании маститного молока в сборное происходит значительное снижение его технологических свойств [Снопова А.А., 1985; Буткус К.Д., 1986, Горбатова К.К., 2001].

    Содержание соматических клеток в молоке зависит от ряда факторов: взаимодействия животного с окружающей средой (его стрессоустойчивостью), породы, месяца отела и др. [Schutz М.М., 1994; Castillo-Juarez Н., 2000; Brown М.А., 2001]. По данным А.В. Dietz [1997], выявлен ген, наличие которого связано с предрасположенностью коров к маститам.

    В странах Евросоюза установлены общие требования к молоку по содержанию соматических клеток. Их количество должно быть до 300000 ед./см3. Некоторые молочные заводы в Европе установили собственные стандарты, в соответствии с которыми количество соматических клеток составляет до 200000 и даже до 150000 ед./см . Это обеспечивает возможность производства высококачественных молочных продуктов, кроме того, каждое уменьшение уровня соматических клеток на 100000 ед./см3 добавляет к продуктивности коровы в среднем 2,5% [Балодис М, 2005; Дегтерев ГЛ., 2005].

    Важным свойством молока, влияющим на цену при сдаче молока на мо-локоперерабатывающее предприятие и на его технологические свойства, является плотность. По ГОСТ Р 52054-2003 плотность молока высшего сорта — не менее 1028 кг/м3. Молоко плотностью менее 1026,9 кг/м3 принимается как несортовое.

    В среднем плотность молока колеблется в пределах 1,027-1,032 г/см3, колебания могут составлять от 1,026 до 1,034 г/см3 [Тёпел А., 1979].

    Плотность молока изменяется под влиянием различных факторов. К ним относятся порода, кормление, стадия лактации, физиологическое состояние животного и состояние здоровья.

    Плотность молока тесно связана с содержанием сухого остатка и СОМО в молоке. Коэффициент корреляции между плотностью молока и сухим обезжиренным остатком составляет +0,82. +0,86. Между плотностью и жиром — отрицательная корреляция от -0,33 до -0,53. Величина плотности зависит от плотности составных частей молока. Белки, углеводы и соли повышают плотность, а жир понижает [Диланян З.Х., 1979]. Однако плотность цельного молока с повышением жирности не понижается, а даже несколько увеличивается благодаря одновременному возрастанию содержания сухого обезжиренного остатка [Барабанщиков Н.В., 1983].

    В последние годы в связи с увеличением производства стерилизованных продуктов проблема повышения термоустойчивости молока становится все более актуальной. В России доля молока, пригодного к высокотемпературной обработке составляет 60-75% [Хаертдинов Р.А., 2005]. В настоящее время многие крупные перерабатывающие предприятия на основе договоров с хозяйствами принимают молоко с учетом термоустойчивости — способности молока выдерживать высокотемпературную обработку при производстве стерилизованной молочной продукции с длительным сроком хранения и молочных консервов, производство которых в последние годы возрастает [Шувариков А.С., 2005; Рыбалова Т., 2005]. Термоустойчивость, наряду с другими показателями качества сырьевого молока, влияет на его закупочную цену.

    Характеристика состава и свойств молока черно-пестро-голштинских помесных коров в зависимости от доли крови по улучшающей породе

    Удои коров опытных групп за 305 дней и за законченную лактацию представлены в таблице 3.

    Из таблицы видно, что удои коров опытных групп за 305 дней и за законченную лактацию значительно различались. Анализ данных показывает, что с возрастанием доли крови по голштинскои породе происходит увеличение удоев. Наибольшими удоями отличались коровы четвертой группы. Их удой за 305 дней лактации составил 4650 кг, а за законченную лактацию — 4771 кг. Наименьший удой был у коров первой группы — 3428 кг за 305 дней и за законченную лактацию. Разница между группами по удою за 305 дней лактации составила 1222 кг (35,6%) (при Р 0,999).

    За 305 дней лактации разница между удоями коров первой группы и другими группами составила: 2 — 803 кг (23,4%) — разница достоверна (Р 0,95), 3 -634 кг (18,5%) — разница не достоверна, 5 — 953 кг (27,8%) — разница не достоверна.

    Наибольшие удои у черно-пестрых коров с долей крови по голштинской породе 87,5%) были также получены в исследованиях СВ. Шадрина [2003]. Высококровные по голштинской породе животные так же, как и в наших исследованиях, имели меньший удой.

    А. Зуев и А. Шевченко [2002] получили аналогичные результаты — в их исследованиях удои коров с генотипом 62,5%, 75% и 87,5% превосходили удои полукровных коров в среднем на 150 кг.

    В литературе есть противоположные данные. Так, в учхозе «Миндерлин-ское» Красноярского края с возрастанием доли крови по голштинской породе наблюдалось значительное снижение молочной продуктивности у большинства исследованных коров по первой лактации. Авторы объясняют это экстенсивным ведением молочного скотоводства в хозяйстве. В хозяйствах со слабой кормовой базой скрещивание не дает повышения продуктивности помесного потомства. Отмечено, что наибольшее повышение молочной продуктивности черно-пестрого скота наблюдается в хозяйствах с уровнем кормления коров 50-55 ц к.ед. в год. [Клундук А.С., 1994; Макушев Ю.Е., 1994]. Уровень кормления коров в ЗАО ПЗ «Элита» составляет 59,5 ц корм. ед. в год и вполне обеспечивает реализацию генетического потенциала помесных коров. В течение лактации наблюдались значительные колебания удоев по группам коров (см. приложение АЛ). Лактационные кривые коров опытных групп представлены на рисунке 1.

    Анализ лактационных кривых показывает, что наилучшим образом отвечали на раздой коровы второй группы (подъем продуктивности на первом-втором месяцах лактации). Однако далее наблюдался спад удоев. Это общая тенденция для всех групп. Возможно, это связано с принадлежностью большинства исследованных коров к типу животных с сильной, но неустойчивой лактационной деятельностью, спадающей после получения наивысшего суточного удоя и вновь поднимающейся к концу лактации (двухвершинный тип) [Голубков А.И., 2003]. Минимальные удои, полученные в мае, связаны с переходом на пастбищное содержание (резкое изменение состава рационов требует периода адаптации, во время которого временно наблюдается уменьшение удоев).

    Подъем продуктивности по всем группам коров наблюдался в пастбищный период — пик приходится на июнь. Это связано с более полноценным кормлением, обеспечиваемым пастбищной травой.

    Наибольшую продуктивность в летнее время показали коровы четвертой группы. Это связано с наиболее высоким генетическим потенциалом животных этой группы. Спад продуктивности к концу пастбищного периода также связан с изменением состава кормов и приближением окончания лактации.

    Таким образом, наиболее высокой молочной продуктивностью отличались коровы с долей крови по голштинской породе от 75,1 до 87,5%.

    Средняя массовая доля жира в молоке всех коров опытных групп за 305 дней лактации составила 4,02±0,04%. При исследовании массовой доли жира в молоке коров была выявлена зависимость этого показателя от доли крови по голштинской породе. Содержание жира в молоке коров опытных групп представлено в таблице 4.

    Характеристика молока по плотности, массовой доле СОМО и сухого вещества

    Плотность молока обусловлена содержанием в нем сухих веществ. Наибольшее влияние на плотность оказывает массовая доля сухого обезжиренного молочного остатка (СОМО).

    Плотность молока всех коров опытных групп в среднем за 305 дней лактации составила 1027,17±0,10 кг/м3. Значение показателя не соответствует требованиям ГОСТ Р 52054-2003, предъявляемым к молоку высшего сорта (не менее 1028 кг/м3). Обычно считается низкая плотность молока показателем фальсификации сборного молока водой [Диланян З.Х., 1979; Бредихин С.А., 2001; Горбатова К.К., 2001], однако этот фактор нами исключен, т.к. техника отбора средних проб не допускает попадания воды в отобранные образцы. Другая причина низкой плотности молока — низкое содержание белка и СОМО в молоке [Горбатова К.К., 2001].

    При изучении плотности молока была выявлена зависимость показателя от доли крови коров по голштинской породе. Плотность молока коров опытных групп представлена в таблице 13.

    Наиболее высокая плотность молока — у коров второй группы. Это связано с тем, что коровы этой группы производят наибольшее количество белка в расчете на 100 г жира. Наименьшей плотностью обладало молоко коров четвертой группы, что связано с низкой массовой долей белка молоке.

    Среднюю плотность молока в четвертой группе за 305 дней лактации превосходили значения показателя в других группах: 1 — на 0,46 кг/м3 (не достоверно), 2 — на 0,99 кг/м3 (Р 0,999), 3 — на 0,57 кг/м3 (Р 0,95), 5 — на 0,57 кг/м3 (не достоверно).

    В пастбищный период достоверно различались по плотности образцы молока коров четвертой и пятой групп (Р 0,95), второй и четвертой (Р 0,99), третьей и четвертой (Р 0,999). В стойловый период достоверные различия были между значениями показателя во второй и четвертой группах коров (Р 0,95).

    Плотность молока зависит от периода содержания животных. В пастбищный период показатель был выше в молоке коров всех групп. Это связано с более высокой массовой долей белка в молоке в пастбищный период. Достоверное различие показателя выявлено для коров третьей группы — на 1,10 кг/м3 (Р 0,99).

    В течение лактации наблюдались колебания плотности молока (см. приложение А. 11, рис. 12). 5 группа Плотность молока отражает весь комплекс изменений состава молока. На изменения плотности в разной степени влияют изменения содержания основных компонентов молока. Различия в степени влияния обусловлены различной плотностью составных частей молока (молочный жир — 922 кг/м3, белки — 1391, молочный сахар- 1610, соли-2857 кг/м3 [Горбатова, К.К., 2001]).

    Для большинства групп прослеживается общая тенденция изменения плотности молока. Мы наблюдали снижение показателя от первого ко второму месяцу лактации, что, вероятно, связано со снижением содержания казеина и лактозы в молоке в этот период. Подъем плотности молока на третьем месяце лактации мог быть связан со значительным увеличением массовой доли лактозы в этот месяц. Четвертый месяц характеризовался повышением массовой доли жира в молоке (компонента, имеющего низкую плотность), средним значением содержания белков молока и снижением содержания лактозы, что обусловило некоторое снижение плотности. Это подтверждается литературными данными. По данным З.Х. Диланяна [1979], между плотностью и массовой долей жира наблюдается отрицательная корреляция от -0,33 до -0,53; белки, углеводы и соли повышают плотность, а жир понижает. Здесь также имеет влияние неполноценность рационов в конце стойлового периода.

    Далее наблюдалось некоторое увеличение плотности молока на пятом месяце лактации — в мае. Этот месяц отличался невысоким содержанием общего белка в молоке и минимальным значением массовой доли лактозы. Поэтому возрастание плотности в этот период, вероятно, было связано с низкой массовой долей жира в молоке коров всех групп, наименьшим диаметром жировых шариков и достаточно большим их количеством. Плотность молочного жира возрастает с увеличением количества жировых шариков и уменьшением их диаметра, т.к. возрастает удельный вес белковых оболочек. Достаточно низкая плотность молока в апреле-мае также может быть связана с увеличением числа коров, в молоке которых обнаружено повышенное содержание соматических клеток [Ю.Фомичев, 2002].

    Июнь характеризовался максимальной плотностью молока (кроме коров первой группы), что связано с наибольшим содержанием общего белка в молоке коров всех групп. Снижение плотности молока в первой группе коров, вероятно, было связано со значительным ростом массовой доли жира в их молоке в июне. Незначительное снижение массовой доли лактозы в июле и снижение содержания белка в молоке обусловили уменьшение плотности молока в этот период. Далее наблюдалась стабилизация показателя, что вероятно, связано, с отсутствием значительных колебаний содержания составных компонентов молока.

    Основными компонентами молока являются вода, жир, белки, лактоза (молочный сахар) и минеральные вещества (соли). Молоко содержит также незначительные количества таких веществ, как пигменты, ферменты, фосфолипиды (вещества с жироподобными свойствами) и газы.

    Остаток после удаления из молока воды и газов называется сухим веществом (СВ) или
    общим содержанием растворенных и нерастворенных веществ молока. Молоко является очень сложным продуктом. Для описания различных компонентов молока и того, как на них воздействуют различные стадии переработки молока, необходимо обратиться к химической терминологии. Поэтому эта глава, посвященная химии молока, начинается с кратких сведений о некоторых основных химических понятиях.

    Химические символы некоторых общеизвестных элементов, присутствующих в органическом веществе:
    C Углерод
    Cl Хлор
    H Водород
    I Йод
    K Калий
    N Азот
    Na Натрий
    O Кислород
    P Фосфор
    S Сера

    Основные химические понятия

    Атомы

    Атом является наименьшим строительным блоком всех веществ в природе и не может быть разделен химическим путем. Совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра называется химическим элементом. В настоящее время известно более 100 элементов. Их примерами являются кислород, углерод, медь, водород и железо. Однако большинство встречающихся в природе веществ состоит из нескольких различных элементов. Воздух, например, является смесью кислорода, азота, двуокиси углерода и инертных газов, а вода является химическим соединением элементов – водорода и кислорода.

    Ядро атома состоит из протонов и нейтронов, рис. 2.1. Протоны несут положительный заряд, в то время как нейтроны электрически нейтральны. Электроны, которые вращаются поорбитам вокруг ядра, несут отрицательный заряд, равный по величине и противоположный по знаку заряду протонов. Атом содержит равное число протонов и электронов с равным числом положительных и отрицательных зарядов. Поэтому атом электрически нейтрален. Атом очень мал, рис. 2.2. В маленькой медной монете имеется столько же атомов, сколько секунд в тысяче миллионов миллионов лет! Даже при этом атом состоит главным образом из пустого пространства. Если мы примем диаметр ядра за единицу, то диаметр всего атома составит около десяти тысяч.

    Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Электроны вращаются по орбитам вокруг ядра.

    Ядро такое маленькое по сравнению с атомом, что если мы увеличим его до размера теннисного мяча, то внешняя оболочка, состоящая из электронов, будет на расстоянии 325 метров от центра.

    Атом может потерять или получить один или несколько электронов. Такой атом больше не является электрически нейтральным – он называется ионом. Если ион содержит больше электронов, чем протонов, он будет отрицательно заряженным, а если он потерял один или больше электронов, то он будет заряжен положительно.

    Положительно и отрицательно заряженные ионы всегда присутствуют одновременно, например в растворах в виде катионов (положительный заряд) и анионов (отрицательный заряд) или в твердом состоянии в виде солей. Обычная соль состоит из ионов натрия (Na) и хлора (CI) и имеет формулу NaCI (хлорид натрия).

    Молекулы

    Атомы одного и того же элемента или разных элементов могут объединяться в более крупные соединения, называемые молекулами. Молекулы могут затем образовывать твердые вещества, например железо (Fe) или песок (SiO2); жидкости, например воду (H2O); или газы, например водород (H2). Если молекула состоит в основном из атомов углерода (С), водорода (H) и кислорода (O), то полученное соединение называют органическим, то есть полученным из органических элементов. Примером такого соединения является молочная кислота (C3H6O3). Эта формула означает, что ее молекула образована тремя атомами углерода, шестью атомами водорода и тремя атомами кислорода.

    Число атомов в молекуле может варьироваться в очень широких пределах. Существуют молекулы, состоящие из двух связанных атомов, а другие состоят из сотен атомов.

    Три способа изображения молекулы воды

    Три способа изображения молекулы этилового спирта.

    Основные физико- химические свойства коровьего молока

    Коровье молоко состоит примерно на 87 % из воды и на 13 % из сухих веществ, таблица 2.1. Данные сухие вещества находятся во взвешенном состоянии или растворены в воде. В зависимости от типа сухого вещества и размера частиц (таблица 2.2) существуют различные системы распределения их в водной фазе.

    Физико-химическое состояние коровьего молока

    Среднее содержание, % Эмульсия типа «масло/вода» Коллоидныи? раствор/ взвесь Истинныи? раствор
    Влага 87,5
    Жир 3,9 X
    Белки 3,4 X
    Лактоза 4,8 X
    Минералы (зола) 0,8 X

    Органические соединения в основном содержат углерод, кислород и водород. Неорганические соединения в основном содержат атомы других химических элементов.

    Относительные размеры частиц, содержащихся в молоке

    Размер (мм) Тип частиц
    10 -2 to 10 -3 Жировые шарики
    10 -4 to 10 -5 Казеинат-кальции?-фосфатныи? комплекс
    10 -5 to 10 -6 Сывороточные белки
    10 -6 to 10 -7 Лактоза, соли и другие вещества в истинных растворах

    Определения

    Когда молоко и сливки превращаются в масло, происходит инверсия фаз в эмульсии «масло в воде» с образованием эмульсии «вода в масле».

    Эмульсия: дисперсная система, в которой мелкораздробленные капли одной жидкости находятся в другой. Молоко является эмульсией жира в воде (ж/в), масло – эмульсией воды в жире (в/ж), рис. 2.5. Мелкодисперсную жидкость называют дисперсной фазой, а другую жидкость – диспергированной фазой.

    Коллоидный раствор: когда вещество имеет степень дисперсии, промежуточную между истинным раствором (например, сахар в воде) и суспензией (например, мел в воде), то говорят, что оно находится в коллоидном растворе или в коллоидной суспензии.

    Типичными характеристиками коллоида являются:

    • маленький размер частиц;
    • электрический заряд; и
    • притяжение частиц к молекулам воды.
    • Сывороточные белки представлены в молоке в виде коллоидного раствора, а казеины сравнительно большего размера – коллоидной суспензией (см. рис. 2.6).

      Белки молока можно увидеть при помощи электронного микроскопа. Источник: Милослав Калаб — Структура пищи. 1993

      Такие вещества, как соли, дестабилизируют коллоидные системы, изменяя связывающую способность воды и тем самым снижая растворимость белков. Такие факторы, как нагревание, вызывают развертывание сывороточных белков и повышенное взаимодействие между белками, а спирт может вызывать обезвоживание частиц.

      Истинные растворы: вещества, которые при смешивании с водой и другими жидкостями образуют истинные растворы, делятся на:

      Неионогенные растворы. Когда лактоза растворяется в воде в ее молекулярной структуре не происходит существенных изменений.

  • Ионогенные растворы. Когда обычная соль растворяется в воде, в воде появляются катионы (Na + ) и анионы (Cl — ), образующие электролит, рис. 2.7.
  • Кислотность растворов

    Когда кислота (например, соляная (HCI)) смешивается с водой, она выделяет ионы водорода (протоны) с положительными зарядами (Н + ). Они быстро присоединяются к молекулам воды с образованием ионов гидроксония (H3O + ).

    Когда основание (оксид или гидроксид металла) добавляют в воду, оно образует основной или щелочной раствор. При растворении основания выделяются гидроксидные (ОН — ) ионы.

  • Раствор, который содержит равное число гидроксидных ионов и водородных ионов, является нейтральным. Рис. 2.8.
  • Раствор, который содержит больше гидроксидных ионов, чем водородных ионов, является щелочью. Рис. 2.9.
  • Раствор, который содержит больше водородных ионов, чем гидроксидных ионов, является кислотой. Рис. 2.10.
  • Нейтральный раствор с pH 7

    Щелочной раствор с pH выше 7

    Кислотный раствор с pH ниже 7

    Кислотность раствора определяют концентрацией ионов водорода. Однако эта концентрация очень сильно меняется от раствора к раствору. Для обозначения концентрации ионов водорода используют показатель рН.

    Математически он представляет собой отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации водородных ионов, то есть рН = -log [H + ]. На этой основе построена следующая градация при 25 °С:

    pH > 7 – щелочной раствор
    pH = 7 – нейтральный раствор
    pH

    В результате нейтрализации образуется соль. Когда соляную кислоту (HCI) смешивают с гидроксидом натрия, они реагируют, образуя хлорид натрия (NaCI) и воду (H2O). Соли соляной кислоты называются хлоридами, а другие соли называются подобным же образом по имени тех кислот, из которых они образованы: лимонная кислота образует цитраты, азотная – нитраты и так далее.

    Диффузия

    На частички, присутствующие в растворах, – ионы, молекулы или коллоидные частицы – действуют силы, заставляющие их мигрировать (диффундировать) из областей с высокой концентрацией в зоны с низкой концентрацией. Процесс диффузии протекает до тех пор, пока весь раствор не станет однородным с одинаковой концентрацией по всему объему.

    Растворение сахара в чашке кофе является примером диффузии. Сахар быстро растворяется в горячем напитке, и молекулы сахара диффундируют до тех пор, пока их распределение по напитку не станет однородным.

    Скорость диффузии определяется скоростью перемещения частиц, которая в свою очередь зависит от температуры, размера частиц и разности в концентрации в разных частях раствора.

    Рис. 2.11 иллюстрирует принцип процесса диффузии.

    U-образная трубка разделена на 2 отделения проницаемой мембраной. Левую часть затем заполняют водой, а правую – раствором сахара, молекулы которого могут проходить через мембрану. Через некоторое время благодаря диффузии концентрация становится одинаковой по обе стороны мембраны.

    Молекулы сахара диффундируют через проницаемую мембрану, а молекулы воды диффундируют в противоположном направлении для выравнивания концентрации раствора.

    Осмос

    Термин «осмос» используется для описания спонтанного течения чистой воды в водный раствор или из менее концентрированного раствора в раствор с большей концентрацией при разделении этих растворов подходящей мембраной. Явление осмоса может быть проиллюстрировано примером, приведенным на рис. 2.12. U-образная трубка разделена на 2 отделения полупроницаемой мембраной. Левую часть затем заполняют водой, а правую – раствором сахара, молекулы которого не могут проходить через мембрану. Теперь молекулы воды будут диффундировать через мембрану в раствор сахара и разбавлять его до более низкой концентрации. Этот процесс и называют осмосом.

    Объем раствора сахара при разбавлении растет. Уровень раствора повышается, как это видно на рис. 2.12, а гидростатическое давление «а» раствора на мембрану становится больше, чем давление воды с другой ее стороны. В этом неравновесном состоянии молекулы воды под влиянием более высокого гидростатического давления в растворе начинают диффундировать обратно в противоположном направлении.

    Когда диффузия воды в обоих направлениях становится одинаковой, система приходит в состояние равновесия. Если же к раствору сахара изначально приложить гидростатическое давление, то прием воды через мембрану может быть сокращен. Гидростатическое давление, необходимое для предотвращения выравнивания концентрации за счет диффузии воды в раствор сахара, называют осмотическим давлением этого раствора.

    Молекулы сахара слишком велики для диффузии через полупроницаемую мембрану. Диффундировать могут только небольшие молекулы воды, выравнивая концентрацию. «а» — осмотическое давление раствора.

    Обратный осмос

    Если к раствору сахара приложить давление, превышающее осмотическое давление, то молекулы воды смогут диффундировать из раствора в воду, вызывая повышение концентрации раствора. Этот процесс, проиллюстрированный на рис. 2.13, применяется в промышленности для повышения концентрации растворов и называется обратным осмосом (ОО).

    Читайте так же:

    • Период роста коровы Молочная продуктивность. У крупного рогатого скота наиболее важной считается молочная продуктивность. Она характеризуется количеством и качеством молока, получаемого от коровы за […]
    • Доильный аппарат из пылесоса Здравствуйте. Подскажите пожалуйста, доильный аппарат дешевле купить целиком или скомплектовать по детально? и сколько это удовольствие будет стоить? Здравствуйте tihonia. Я вот доильный […]
    • Понос двухмесячного теленка СОСТАВ И ФОРМА ВЫПУСКА Кормовой антибитик Биовит-80 представляет собой высушенную мицелиальную массу, полученную из культуральной жидкости Streptomyces aureofaciens, продуцирующей […]
    • Лечение оспы у коровы Оспа у коровы — это опасное заразное заболевание, которое передается контактным, воздушно-капельным и алиментарным путем. На вымени, слизистых носа и на морде возникают специфические […]
    • Сурфагон для коров инструкция Назначение Лечение гипофункции яичников и фолликулярных кист. Для увеличения функциональной активности желтого тела яичников, повышения оплодотворяемости самок, ранней индукции полового […]
    • Что влияет на продуктивность коров Факторы, влияющие на молочную продуктивность коров Факторы, влияющие на молочную продуктивность коров, можно сгруппировать следующим образом: 3) физиологическое состояние; 4) условия […]

    При приложении к раствору сахара давления, превышающего осмотическое давление, молекулы воды диффундируют и раствор становится более концентрированным.

    Диализ

    Диализ – это процесс применения разности концентраций в качестве движущей силы для разделения в растворе крупных и небольших частиц, например белков и солей. Обрабатываемый раствор помещают по одну сторону мембраны, а растворитель (воду) – по другую. Мембрана имеет поры с диаметром, допускающим прохождение через нее небольших молекул соли, но слишком маленьким для прохождения крупных молекул белка, см. рис. 2.14. Скорость диффузии зависит от разности концентраций, так что диализ можно ускорить частой заменой растворителя по другую сторону мембраны.

    Разбавление раствора по одну сторону от мембраны концентрирует крупные молекулы, в то время как мелкие молекулы проходят через мембрану.

    Состав коровьего молока

    Содержание различных основных компонентов молока может сильно различаться у коров как разных пород, так и одной и той же породы. Поэтому возможно указать лишь пределы, в которых находятся эти отличия. Цифры в таблице 2.3 приведены только в качестве примера.
    При описании состава молока, помимо общего сухого остатка, применяют и термин «сухой обезжиренный молочный остаток» (СОМО). СОМО – это величина общего сухого остатка за вычетом содержания жира. Средняя величина СОМО согласно таблице 2.3 составляет 12,8 — 3,9 = 8,9 %. У обычного молока величина рН находится между 6,65 и 6,80 со средним значением 6,7, которое встречается особо часто. Это значение соответствует рН молока, измеренному при температуре около 25 °С.

    Количественныи? состав молока

    Основнои? компонент Пределы варьирования Среднее значение
    Вода 85.5 – 89.5 87.5
    Сухои? остаток 10.5 – 14.5 13.0
    Жир 2.5 – 6.0 3.9
    Белки 2.9 – 5.0 3.4
    Лактоза 3.6 – 5.5 4.8
    Минералы 0.6 – 0.9 0.8

    Молочный жир

    Молоко и сливки являются примерами эмульсий «жирвводе» (или «масло в воде»). Молочный жир присутствует в виде небольших шариков или капель, диспергированных в молочной плазме, рис. 2.15. Их диаметр колеблется в пределах 0,1–20 мкм (1 мкм = 0,001 мм). Средний размер равен 3–4 мкм, и в 1 мл порядка 10 10 шариков.

    Данная эмульсия стабилизирована очень тонкой мембраной толщиной 5–10 нм (1 нм = 10 -9 м), окружающей шарики и имеющей сложный состав.

    Молочный жир состоит из триглицеридов (доминирующие компоненты), ди- имоноглицеридов, жирныхкислот, стероидов, каротиноидов (обусловливающих желтый цвет жира) и витаминов (A, D, Е и К). Менее значимые компоненты присутствуют в незначительных количествах. Состав шарика молочного жира схематически представлен на рис. 2.16.
    Мембрана состоит из фосфолипидов, липопротеинов, цереброзидов, белков, нуклеиновых кислот, ферментов, микроэлементов (металлов) и связанной воды. Необходимо отметить, что состав и толщина мембраны не являются постоянными, так как ее компоненты находятся в постоянном обмене с окружающей молочной плазмой.

    Так как шарики молочного жира являются не только самыми крупными частицами, но и самыми легкими (с плотностью 0,93 г/см 3 при 15,5 °С), они имеют тенденцию всплывать к поверхности, если молоку дать в течение некоторого времени отстояться (рис. 2.17).

    Скорость подъема жировых шариков подчиняется закону Стокса, но их маленькие размеры замедляют процесс выделения сливок. Однако этот процесс может быть ускорен вследствие агрегации жировых шариков посредством белка, называемого агглютинином. Эти агрегаты поднимаются значительно быстрее, чем отдельные шарики. Они легко разрушаются нагреванием или механической обработкой. Агглютинин меняет свои свойства за 2 минуты при 75 °С и теряет способность к созданию агрегатов.

    Заглянем в молоко

    Состав молочного жира. Размер 0,1 – 20 мкм. Средний размер 3 – 4 мкм.

    Если молоку в течение некоторого времени дать отстояться в емкости, то жир всплывет и образует на поверхности слой сливок.

    Химическая структура молочного жира

    Когда молоко покидает вымя при температуре 37 °С, молочный жир находится в жидком состоянии. Это означает, что шарики жира легко изменяют форму при умеренном механическом воздействии (например, при подаче молока насосом или при протекании его по трубопроводам) без выхода за пределы мембран.

    Все жиры относятся к группе веществ, называемых эфирами и представляющих собой соединения спиртов и кислот. Молочный жир является смесью разных эфиров жирных кислот, называемых триглицеридами, которые состоят из спирта, называемого глицерином, и различных жирных кислот. Глицериды составляют до 99% молочного жира.

    Молекулы жирных кислот состоят из углеводородной цепи и карбоксильной группы (формула RCOOH). В насыщенных жирных кислотах углеродные атомы соединены вместе в цепь простыми связями, в то время как в ненасыщенных жирных кислотах в углеводородной цепи присутствуют и двойные связи, см. рис. 2.19. Каждая молекула глицерина может присоединять три молекулы жирной кислоты, а так как присоединенные кислоты не обязательно являются одинаковыми, это приводит к очень большому разнообразию глицеридов в молоке, см. рис. 2.20.

    В таблице 2.4 перечислены наиболее важные жирные кислоты, входящие в триглицериды молока..

    Молекулярная и структурная формулы стеариновой и олеиновой кислот.

    Молочный жир как смесь различных жирных кислот и глицерина.

    Точка плавления жира

    Таблица 2.4 показывает, что в молочном жире наиболее широко представлены миристиновая, пальмитиновая, стеариновая и олеиновая кислоты.
    Первые три из них при комнатной температуре являются твердыми, а последняя – жидкой. Как показывают приведенные данные, относительное содержание различных жирных кислот может значительно меняться. Это изменение влияет на твердость жира. При этом жир с высоким содержанием высокоплавких кислот, таких как пальмитиновая, будет твердым, с другой стороны, из жира с высоким содержанием низкоплавкой олеиновой кислоты получают мягкое масло.

    Определение относительного количества отдельных жирных кислот представляет чисто научный интерес. Для практических же целей достаточно определить одну или несколько констант или индексов, дающих конкретную информацию о составе жира.

    Основные жирные кислоты молока

    Источник: согл. «Молочная Химия», том 2, Фокс и МакСвиини, 2006; «Молочная наука и техника», Вальстра, Вутерс и Гертс, 2006

    Жирная кислота Весовои? % от всех жирных кислот Точка плавления, °C
    Насыщенные
    4:0 Масляная к-та 3.1 – 4.4 0.9 – 1.2
    6:0 Капроновая к-та 1.8 – 2.7 — 4 Жидкие при комнатнои? температуре
    8:0 Каприловая к-та 1.0 – 1.7 16
    31
    10:0 Каприновая к-та 2.2 – 3.8 44
    12:0 Лауриновая к-та 2.6 – 4.2 54
    14:0 Миристиновая к-та 9.1 – 11.9 63 Твердые при комнатнои? температуре
    16:0 Пальмитиновая к-та 23.6 – 31.4
    18:0 Стеариновая к-та 10.4 — 14.6 70
    Ненасыщенные
    18:1 Олеиновая к-та 14.9 – 22.0 16
    18:2 Линолевая к-та 1.2 – 1.7 -5 Жидкие при комнатнои? температуре
    18:3 Линоленовая к-та 0.9 – 1.2 -12

    Йодное число

    Жирные кислоты содним итем же числом атомов С, но с различным числом простых и двойных связей имеют совершенно различные характеристики. Наиболее важным и наиболее часто применяемым методом индикации их специфических характеристик является измерение йодного числа (ЙЧ) жира. Йодное число означает процент йода, который может связать жир. Йод присоединяется по двойным связям ненасыщенных жирных кислот. Так как одной из самых распространенных из ненасыщенных жирных кислот является жидкая при комнатной температуре олеиновая кислота, то йодное число большей частью является мерой содержания олеиновой кислоты, а значит, и мягкости жира.

    Йодное число жировой фракции масла обычно лежит в пределах 24–46. Разброс в значениях определяется кормом коров. Зеленый подножный корм летом вызывает повышение содержания олеиновой кислоты, так что летний молочный жир является мягким (с высоким йодным числом). Некоторые кормовые концентраты, такие как жмых подсолнечника или льняных семян, тоже способствуют получению мягкого жира, в то время как такие типы корма, как жмых кокосовых орехов или пальмового масла или ботва корнеплодов, дают твердый жир. Следовательно, подбором подходящей диеты для коров можно влиять на консистенцию молочного жира.

    На рис. 2.21 приведен пример того, как йодное число молочного жира может меняться в течение года (Швеция).

    Йодное число в различные времена года. Йодное число является мерой содержания олеиновой кислоты в жире.

    Жир с высоким содержанием высокоплавких жирных кислот является твердым.
    Жир с высоким содержанием низкоплавких жирных кислот будет мягким.

    Показатель преломления

    Количество различных жирных кислот в жире влияет и нато, как он преломляет свет. Поэтому общепринято определять показатель преломления жира, который может быть использован для расчета йодного числа. Это является быстрым способом оценки твердости жира.

    Ядерный магнитный резонанс (ямр)

    Вместо анализа значений йодного числа или показателя преломления соотношение насыщенного жира к ненасыщенному можно определить при помощи импульсного ЯМР. Используя коэффициент пересчета, полученные данные ЯМР можно при желании преобразовать в соответствующее йодное число.

    Метод ЯМР может быть также использован и для определения степени кристаллизации жира как функции времени кристаллизации. Было показано, что кристаллизация жира в 40%-х сливках, охлажденных с 60 °С до 5 °С, протекает длительное время. Необходимо не менее 2 часов для достижения процента кристаллизации в 65 % от общего, см. рис. 2.22. Отмечается также, что втечение 2 минут после достижения 5 °С закристаллизовывалось только 15–20 % жира. Показания ЯМР по содержанию ненасыщенных жирных кислот в масле обычно колеблются в пределах 30–41 %.

    Кристаллизация жира

    В процессе кристаллизации жировые шарики очень чувствительны и легко разрушаются даже при умеренных механических воздействиях.

    Исследования, проведенные с помощью электронного микроскопа, показали, что жир кристаллизуется в мономолекулярные сферы, см. рис. 2.22. В это же время происходит фракционирование жира, приводящее к образованию внешних сфер из триглицеридов с самой высокой температурой плавления. Из-за того, что кристаллический жир имеет более низкий удельный объем, чем жидкий жир, внутри шариков жира при кристаллизации возникают напряжения, которые придают им нестабильность и предрасположенность к разрушению во время кристаллизации. Это приводит к выделению жидкого жира в молочную плазму с образованием комочков, в которых свободный жир склеивает целые жировые шарики вместе (такое же явление происходит и при получении масла). Кристаллизация жира идет с выделением теплоты плавления, повышающей немного его температуру (40%-е сливки, охлажденные с 60 до 7–8 °С, в период кристаллизации становятся теплее на 3–4 °С).

    Это важное свойство молочного жира необходимо учитывать при получении сливок для различного применения.

    Кристаллизация молочного жира является экзотермической, то есть идет с выделением теплоты. Кривая кристаллизации построена на основе анализа, проведенного методом ЯМР

    Молочные белки

    Модель цепи белковой молекулы из аминокислот, а также аминогруппы и карбоксильной группы.

    Белки являются существенной частью нашего рациона. Потребляемые нами белки расщепляются на более простые соединения в пищеварительной системе и в печени. Данные соединения затем переносятся к клеткам организма, где они используются в качестве строительного материала для собственных белков организма. В подавляющем большинстве химические реакции, происходящие в организме, регулируются особыми активными белками, называемыми ферментами.

    Белки – это гигантские молекулы, состоящие из меньших единиц – называемых аминокислотами, рис. 2.23. Белковая молекула состоит из одной или нескольких цепей с внутренними связями между аминокислотами, расположенными в специфическом порядке. Белковая молекула обычно содержит около 100–200 соединенных аминокислот, хотя известны белки как с большим, так и с меньшим числом аминокислот.

    Аминокислоты

    Структура обычной аминокислоты. R на рисунке — органический радикал, присоединенный к центральному углеродному атому.

    Аминокислоты (см. рис. 2.24) являются строительными блоками, образующими белки, и отличаются одновременным присутствием в их молекулах по одной аминогруппе (-NH 2 ) и по одной карбоксильной (-СООН) группе. Белкио бразуются из специфических аминокислот, a-аминокислот, то есть таких, у которых есть и карбоксильная группа, и аминогруппа, присоединенные к одному и тому же углеродному атому – a-углероду. Аминокислоты принадлежат к группе химических соединений, которые могут выделять ионы водорода в щелочных растворах и присоединять эти ионы из растворов кислот. Такие соединения называются амфотерными электролитами, или амфолитами.

    Эти аминокислоты могут существовать в трех состояниях:

    1 отрицательно заряженными в щелочных растворах;
    2 нейтральными при равных количествах положительных и отрицательных зарядов;
    3 положительно заряженными в кислотных растворах.

    Белки собираются приблизительно из 20 аминокислот. Важным фактом с точки зрения питания является то, что восемь (для детей – девять) из 20 аминокислот не могут быть синтезированы человеческим организмом. Так как они являются необходимыми для поддержания здорового обмена веществ, то непременно должны поступать в организм вместе с пищей. Они называются незаменимыми аминокислотами и как раз все присутствуют в белках молока.

    Тип и порядок аминокислот в белковой молекуле определяют природу белка. Любое изменение в типе аминокислот или в местах их расположения в молекулярной белковой цепи может вызвать изменения в свойствах белка.

    Так как число возможных комбинаций из 20 аминокислот в цепи, содержащей 100–200 аминокислот, очень велико, тои число белков с различными свойствами также очень велико. На рис. 2.24 приведена модель аминокислоты. Как уже отмечалось, аминокислотысодержат аминогруппу (-NH 2 ) со слабыми основными свойствами и карбоксильную группу (-СООН) со слабыми кислотными свойствами. Эти группы присоединены к боковой цепи (R).

    Если боковая цепь полярна, свойство притяжения воды основной и кислотной групп в дополнение к полярной боковой цепочке будет преобладать, то есть вся аминокислота в этом случае будет притягивать воду и легко растворяться в ней. Такую аминокислоту называют гидрофильной (водолюбивой).

    С другой стороны, если боковая цепь является углеводородной и не содержит гидрофильных радикалов, то будут доминировать свойства этой цепи. Длинная углеводородная цепь отталкивает воду и делает аминокислоту менее растворимой или менее совместимой с водой. Такая аминокислота называется гидрофобной (водоотталкивающей).

    При наличии в углеводородной цепи некоторых радикалов, таких как гидроксильные (-ОН) или аминогруппы (-NH2), ее гидрофобные свойства могут быть изменены в сторону повышения гидрофильности.

    Если гидрофобные аминокислоты превалируют в одной части белковой молекулы, эта ее часть будет обладать гидрофобными свойствами. Скопление гидрофильных аминокислот в другой части данной молекулы будет по аналогии придавать ей гидрофильные свойства. Поэтому белковая молекула может быть гидрофильной, гидрофобной, промежуточной или же локально гидрофильной или гидрофобной.

    Некоторые белки молока демонстрируют очень большую разницу внутри молекулы в отношении совместимости с водой, при этом некоторые очень важные свойства этих белков зависят от подобных различий.

    Гидроксильные группы в аминокислотных цепях у казеина могут быть эстерифицированы фосфорной кислотой. Такие группы придают способность казеину связывать ионы кальция или коллоидный гидроксифосфат кальция с образованием прочных мостиковых связей внутри белковых молекул или между ними.

    Электрическое состояние белков молока

    Боковые цепи некоторых аминокислот белков молока несут электрическии? заряд, зависящии? от рН молока. Когда рН изменяется при добавлении кислоты или основания, изменяется также и распределение заряда белка. Электрическое состояние белков и связанные с ним свои?ства проиллюстрированы на рис. с 2.25 по 2.28.

    При обычнои? рН молока (?6,7) белковая молекула имеет общии? отрицательныи? заряд, рис. 2.25. Молекулы белка остаются разделенными из-за отталкивания идентичных зарядов. При добавлении ионов водорода (рис. 2.26) они адсорбируются белковыми молекулами. При величине рН, при которои? положительныи? заряд белка становится равен отрицательному заряду (когда число групп NH 3 + и COO — в боковых цепях одинаково), общии? заряд белка будет нулевым. Белковые молекулы больше не отталкиваются друг от друга, а положительные заряды однои? молекулы притягиваются отрицательными зарядами соседних молекул, что приводит к образованию огромных белковых скоплении?. После этого белок выпадает из раствора в осадок. Величина рН, при которои? происходит это явление, называется изоэлектрическои? точкои? данного белка.

    При наличии избытка водородных ионов белковые молекулы приобретают общии? положительныи? заряд, как показано на рис. 2.27. Это снова приводит к взаимному отталкиванию белковых молекул, и, следовательно, они остаются в растворе.

    С другои? стороны, при добавлении раствора сильнои? щелочи (NaOH) все белки приобретают отрицательные заряды и растворяются.

    Классификация белков молока

    Молоко содержит сотни видов белков, большинство из которых присутствует в очень незначительных количествах. Белки можно классифицировать разными способами на основе их химических или физических свойств и биологических функций. Старый способ разделения белков на казеины, альбумины и глобулины дает путь к более адекватной системе их классификации. В таблице 2.5 приведен сокращенный список белков молока в соответствии с современной системой. Незначительные группы белков при этом для простоты были исключены.

    Понятие «сывороточный белок» часто используют в качестве синонима для белков молочной плазмы, но его нужно было бы зарезервировать для белков сыворотки, получаемой в процессе приготовления сыра. В добавление к белкам молочной сыворотки сывороточный белок содержит и фрагменты молекул казеина. Некоторые белки молочной сыворотки присутствуют в меньшей концентрации, чем в исходном молоке. Это обусловлено тепловым разложением при пастеризации молока в процессе производства сыра. Три основные группы белков в молоке значительно различаются между собой характеристиками и свойствами. Казеины могут легко осаждаться в молоке различными способами, в то время как белки сыворотки обычно остаются в растворе. Белки оболочки жировых шариков, как и положено им по названию, прилипают к поверхности этих шариков и выделяются только при механическом воздействии, например при сбивании сливок в масло.

    Казеин

    Казеин представляет собой смесь нескольких компонентов (таблица 2.5) и является преобладающим классом белков молока, содержащим примерно четыре-пятых всех белков молока. Существуют четыре основных подгруппы казеинов: as1-казеин, as2-казеин, k-казеин и b-казеин, каждая из которых является гетерогенной и состоит из нескольких генетических вариантов. Генетические варианты белка отличаются друг от друга только небольшим количеством аминокислот.

    Эти казеины самоассоциируются и образуют большие комплексы, называемые мицеллами. Эти мицеллы состоят из сотен и тысяч отдельных молекул казеиновых белков и имеют размер от 50 до 500 нм. Так как мицеллы имеют коллоидные размеры, они могут рассеивать свет, а белая окраска снятого молока в значительной степени вызвана рассеянием света на мицеллах казеина.

    Концентрация белков в молоке

    Конц. в молоке, г/кг % от общего веса белков
    Казеин
    ?s1-казеин* 10,7 32
    ?s2-казеин* 2,8 8,4
    ?-казеин 8,6 26
    ?-казеин 3,1 9,3
    ?-казеин 0,8 2,4
    Всего казеин 26 78,3
    Сывороточные белки
    ?-лактальбумин 1,2 3,7
    ?-лактальбумин 3,2 9,8
    Альбумин сыворотки крови 0,4 1,2
    Имуноглобулины 0,8 2,4
    Прочие (включая протеозо-пептонную фракцию) 0,8 2,4
    Всего сывороточных белков 6,4 19
    Прочие (включая белки мембраны) 0,9 2,7
    *Далее именуемые as-казеином Источник: «Молочная наука и техника», Вальстра, Вутерс и Гертс, 2006
    Мицеллы казеина

    Нанокластерная модель мицеллы казеина

    Модель двойного связывания

    Источник: Дайджест моделей Слеттери и Эвард(1973), Шмидт (1982) и Вальстра (1990) согласно Роллема(1992). Роллема Х.С. (1992) Корреляция казеина и мицеллообразования стр. 63-111. Элсвьер сайнс пабликейшнз Лтд

    Модель субмицеллы мицеллы казеина Источник: Дайджест моделей Слеттери и Эвард(1973), Шмидт (1982) и Вальстра (1990) согласно Роллема(1992). Роллема Х.С. (1992) Корреляция казеина и мицеллообразования стр. 63-111. Элсвьер сайнс пабликейшнз Лтд

    (Источник: Скопировано из Вальстра, Воутерс и Гертс 2006, Молочная наука и техника) .

    Процент ?-казеина, не связанного с мицеллой после выдерживания молока в течение 24 часов при различных температурах (Источник: Скопировано из Вальстра, Воутерс и Гертс 2006, Молочная наука и техника).

    Мицеллы казеина оказывают важное влияние на свойства молока. Они в значительной степени определяют физическую стабильность молочных продуктов при нагревании и хранении, играют ключевую роль при приготовлении сыра и определяют реологические свойства ферментированных и концентрированных молочных продуктов.

    Мицеллы казеина являются довольно плотными агрегациями с небольшими включениями фосфата кальция, который связывает мицеллы вместе, придавая мицеллам открытую пористую структуру. Удаление фосфата кальция (КФК – коллоидный фосфат кальция), например путем закисления или добавления ЭДТA или цитратов, ведет к распаду мицелл. Распад также происходит, когда рН начинает превышать 9. Внутренняя структура мицелл казеина обсуждается уже долгое время и все еще до конца не понята. Предлагаются три основные модели: нанокластерная модель, модель двойного связывания и модель субмицеллы.

    Однако в отношении некоторых характеристик единое мнение существует. Мицеллы представляют собой примерно сферические частицы со средним диаметром порядка 150 нм при значительном разбросе размеров. as— и b-казеины в основном сконцентрированы в середине мицеллы, а k-казеины большей частью расположены на поверхности. Вокруг мицеллы существует «ворсинчатый слой», состоящий в основном из С-окончаний k-казеина, выступающих на 5–10 нм за поверхность мицеллы. Эта выступающая k-казеиновая цепь является гидрофильной, отрицательно заряженной и вносит основной вклад в пространственную стабильность мицелл. Если удалить ворсинчатый слой, например добавив этанол или через ферментативный гидролиз под действием сычужного фермента, коллоидная стабильность мицеллы меняется, и мицеллы или агрегируют, или выпадают в осадок. Кроме того, общепризнано, что имеются нанокластеры фосфата кальция, обычно около 3 нм в диаметре, содержащие основную часть кальция и фосфатов, имеющихся в мицелле. Силы, удерживающие мицеллыотраспада, представляют собой гидрофобные взаимодействия между белковыми группами, а также связывание между пептидными цепочками за счет нанокластеров и ионных связей.

    Нанокластерная модель (рис. 2.29, Holt, 1992, De Knuif и Holt, 2003) представляет собой сложную сеть гибких казеиновых молекул, образующую желеобразную структуру, связываемую нанокластерами фосфата кальция.

    Модель двойного связывания (рис. 2.30) была предложена Хорном (1998), который предположил, что мицеллы удерживаются от распада в результате баланса как гидрофобных взаимодействий между молекулами казеина, так и связи с коллоидным фосфатом кальция.

    Модель субмицеллы (Морр, 1967; Слеттери и Эвард, 1973; Вальстра, 1999) предполагает, что мицеллы казеина состоят из меньших мицелл, субмицелл, около 10–15 нм в диаметре, соединяемых между собой кластерами фосфата кальция, см. рис. 2.31.

    Структура мицелл казеина является не жесткой, а динамической. Мицеллы казеина постоянно обмениваются компонентами с окружающей средой. Они реагируют на изменения в среде вокруг мицеллы – в температуре, уровне рН и давлении.

    При удалении гидрофильного С-окончания k-казеина на поверхности мицелл, например под действием сычужного фермента, мицеллы теряют растворимость и начинают агрегировать с образованием казеинового сгустка. В неповрежденных мицеллах имеется избыток отрицательных зарядов, и потому они взаимно отталкиваются. Молекулы воды, удерживаемые гидрофильными участками k-казеина, являются важной частью этого равновесия. При удалении этих гидрофильных участков вода начинает покидать структуру. Это открывает простор для действия сил притяжения. Образуются новые связи, например солевого типа с активным кальцием и гидрофобного типа. Образование связи приводит к вытеснению воды, и вся структура в конце концов осаждается с образованием плотного сгустка. Низкая температура отрицательно воздействует на мицеллы, вызывая диссоциацию цепей b-казеина и удаление КФК из их структуры, в которой он присутствует в коллоидном виде, в раствор. Объяснение этого явления состоит в том, что b-казеин является наиболее гидрофобной фракцией казеина и гидрофобные взаимодействия ослабляются при понижении температуры. Мицеллы начинают распадаться, и объемность мицелл казеина увеличивается. Потеря КФК приводит к ослаблению взаимодействия между отдельными молекулами казеина. Это изменения делают молоко менее пригодным для производства сыра, так как они вызывают замедление сычужного свертывания и образование более мягкой сырной массы. b-казеин, кроме того, после выхода из мицеллы легче подвергается гидролизу различными протеазами, содержащимися в молоке. Гидролиз b-казеина до g-казеина и протеозопептонной фракции приводит к более низкому выходу получаемого сыра из-за того, что протеозопептонные фракции отходят в сыворотку. Распад b-казеина может также привести к образованию горьких пептидов, приводящих к ухудшению вкусовых качеств молочных продуктов.

    Подобные изменения происходят медленно, на их окончание уходит около 24 часов при температуре 5 °C. График на рис. 2.32 показывает приблизительное количество фракции b-казеина (в %), выделяющегося из мицелл казеина в течение 24 часов хранения. При последующем нагревании сырого или охлажденного пастеризованного молока до 62–65 °С втечение 20 секунд b-казеин и гидроксифосфат кальция частично возвращаются в мицеллы, вызывая по меньшей мере частичное восстановление исходных свойств молока.

    При повышении этой температуры мицеллы частично уменьшаются в объеме, и возрастает количество КФК. Когда в нагревании участвуют сывороточные белки, эти сывороточные белки в результате их тепловой денатурации начинают соединяться с мицеллами казеина, в основном прикрепляясь к поверхности мицелл. Одним из примеров является соединение b-лактоглобулина с k-казеином при термической обработке. Основная часть подобных соединений не возвращается в исходное состояние путем охлаждения.

    Осаждение казеина

    Одним из характерных качеств казеина является его способность к осаждению. С учетом сложной природы молекул казеина и образующихся из них мицелл это осаждение может быть вызвано многими различными агентами. Необходимо помнить о том, что существует большая разница между оптимальными условиями осаждения для казеина в мицеллярной и немицеллярной форме, например в виде казеината натрия. Последующее описание относится в основном к осаждению мицеллярного казеина.

    Осаждение кислотой

    При добавлении кислоты в молоко или при росте в нем бактерий, продуцирующих кислоту, понижается рН молока. При этом происходят изменения среды, окружающей мицеллы. Ход событий проиллюстрирован на рис. 2.33. Во-первых, коллоидный гидрофосфат кальция, присутствующий в мицеллах казеина, растворяется с образованием ионов кальция, проникающих в структуру мицелл, и создает прочные внутренние кальциевые связи. Во-вторых, рН раствора достигает изоэлектрических точек отдельных видов казеина.

    Оба эти процесса инициируют изменения внутри мицелл, начиная с их роста путем агрегации и заканчивая более или менее плотным коагулятом. В зависимости от конечного значения рН коагулят будет содержать казеин в виде соли и/или казеин в его изоэлектрическом состоянии.

    Изоэлектрические точки компонентов казеина зависят от присутствия в растворе других ионов. Теоретические величины рН, действующие при определенных условиях, находятся в диапазоне 5,1–5,3. В солевых растворах при условиях, схожих с теми, которые характерны для молока, интервал кислотности для оптимального осаждения составляет рН 4,5–4,9. На практике ее величина для осаждения казеина из молока составляет 4,6.

    При добавлении избыточных количеств гидроксида натрия в осажденный казеин вновь растворенный казеин будет превращаться в казеинат натрия, частично диссоциированный на ионы. Кисломолочные продукты имеют обычно рН в пределах 3,9–4,5, лежащий в кислой области интервала изоэлектрических точек. При получении казеина из обезжиренного молока добавлением серной или соляной кислоты часто выбирают рН, равный 4,6.

    Примечание. При добавлении излишнего количества кислоты к данному коагуляту казеин вновь растворится, образуя соли данной кислоты. При использовании хлороводородной кислоты раствор будет содержать гидрохлорид казеина, частично диссоциированный на ионы.

    Осаждение ферментами

    Аминокислотная цепь, образующая молекулу k-казеина, состоит из 169 аминокислот. С ферментной точки зрения связь между аминокислотами 105 (фенилаланин) и 106 (метионин) легко уязвима для многих протеолитических ферментов.

    Некоторые из них атакуют эту связь и расщепляют цепь. Образующийся концевой аминосодержащий фрагмент содержит аминокислоты от 106-й до 169-й, среди которых преобладают полярные аминокислоты, атакже углевод, что придает этой последовательности гидрофильные свойства. Эта часть молекулы k-казеина, называемая гликомакропептидом, уходит в сыворотку при изготовлении сыра.

    Остальная часть k-казеина, состоящая из аминокислот от 1-й до 105-й, нерастворима иостаетсявсырноймассевместес as— и b-казеинами. Эту часть называют пара-k-казеином. Формирование сгустка обусловлено резким удалением гидрофильных макропептидов и последующим дисбалансом внутримолекулярных сил. В результате начинается развитие и усиление связи между гидрофобными участками цепи за счет кальциевых связей, образующихся, по мере того как молекулы воды, содержащиеся в мицеллах, начинают покидать структуру. Данный процесс обычно называют стадией коагуляции и синерезисом. Расщепление связи 105–106 в молекуле k-казеина часто называют первичной стадией действия сычужного фермента, а стадию коагуляции и синерезиса – второй стадией процесса. Имеется также третья стадия этого процесса, при которой сычужный фермент воздействует на компоненты казеина более обычным путем. Это происходит при созревании сыра. Продолжительность всех трех стадий определяется главным образом значением рН и температурой. Кроме того, вторая стадия сильно зависит от концентрации ионов кальция и от присутствия или отсутствия сывороточных белков молока на поверхности мицелл.

    Три упрощенные стадии влияния на казеин кислоты и щелочи соответственно.

    Сывороточные белки

    Сывороточными белками обычно называют белки молочной сыворотки.
    При удалении казеина из обезжиренного молока каким-либо методом осаждения (таким, как добавление неорганической кислоты) в жидкости остается группа белков, которые и называют белками молочной сыворотки. До тех пор, пока они не будут подвергнуты денатурации нагреванием, они не осаждаются в их изоэлектрических точках.

    При нагревании молока некоторые сывороточные белки денатурируют и образуют комплексы с казеином, понижая способность казеина подвергаться воздействию сычужного фермента и присоединять кальций. Сырная масса из молока, прошедшего высокотемпературную обработку, не выделяет сыворотку, как это происходит обычно с сырным сгустком, из-за меньшего в этом случае числа связей в виде мостиков внутри молекул казеина и между ними.

    Сывороточные белки вообще и, в частности, a-лактальбумин имеют очень высокую питательную ценность. Их аминокислотный состав очень близок к тому, что считается биологическим оптимумом. Производные сывороточных белков широко применяются в пищевой промышленности.

    A-лактальбумин

    Этот белок можно считать типичным сывороточным белком. Он присутствует в молоке всех млекопитающих и играет важную роль в синтезе лактозы в вымени.

    B-лактоглобулин

    Этот белок найден только у копытных животных и является основным компонентом сывороточных белков молока коров. При нагревании молока выше 60 °С начинается его денатурация, в которой реакционная способность серосодержащей аминокислоты b-лактоглобулина играет заметную роль. Начинают образовываться серные мостики между молекулами b-лактоглобулина, между b-лактоглобулином и k-казеином и между b-лактоглобулиноми a-лактальбумином. При высоких температурах во время этого процесса начинают постепенно выделяться такие соединения серы, как сероводород. Эти серные соединения отвечают за появление привкуса «кипяченого молока» у молока, прошедшего термическую обработку.

    Сывороточными белками являются:
    a-лактальбумин;
    b-лактоглобулин;
    сывороточный альбумин;
    иммуноглобулин.

    Иммуноглобулины и родственные минорные белки

    Источник. П.Ф. Фокс и П.Л.Х. МакСвини, Наука о молоке и биохимии, 1998

    Схема двух иммуноглобулинов.Источник. П.Ф. Фокс и П.Л.Х. МакСвини, Наука о молоке и биохимии, 1998

    Эта группа белков чрезвычайно неоднородна, причем детально изучено лишь незначительное число ее представителей, рис. 2.34.

    Иммуноглобулины представляют собой антитела, синтезируемые в результате стимулирования конкретными специфическими антигенами. Они, как правило, присутствуют в крови. Их содержание в коровьем молоке невысоко, но некоторые из них присутствуют в высоких концентрациях в молозиве и молоке человека. Они также могут бороться с «частицами», такими как бактерии, вирусы, и даже с шариками жира и осаждать их, эта реакция называется агглютинацией. Таким образом, бактерии также могут осаждаться на шариках жира и собираться в слое сливок. При осаждении микроорганизмов их рост и активность могут быть значительно снижены. Реакция агглютинации избирательна по отношению к конкретным антигенам. Однако некоторые агглютинаты неизбирательные, особенно в случае так называемой криопреципитации – агглютинации, происходящей в холодном молоке при температурах ниже 37 °C. Участвующие белки называются криоглобулинами. Эти агглютинины инактивируются термообработкой, и их способность осаждать частицы исчезает. В результате агглютинация не происходит в пастеризованном молоке.

    В будущем из молочной сыворотки, возможно, будут выделяться в промышленных масштабах многие полезные вещества. Лактоферрин и лактопероксидаза являются веществами, которые потенциально могут найти применение в фармацевтической и пищевой промышленности ив настоящее время выделяются из сыворотки в промышленных масштабах. Лактоферринтакже является ингибитором бактерий, включая B. stearothermophilus и сенную палочку. Ингибирование происходит за счет удаления железа из их сыворотки.

    Мембранные белки

    Мембранные белки покрывают поверхность шариков жира

    Мембранные белки – это группа белков, которые образуют защитный слой вокруг шариков жира для стабилизации его эмульсии, рис. 2.35. Их консистенция варьируется в пределах от мягкой и желеобразной для одних мембранных белков и до довольно плотной итвердой – для других. Некоторые из этих белков содержат липидные остатки и называются липопротеинами. Их липиды и гидрофобные аминокислоты направляют гидрофобные участки своих молекул к жировой поверхности, в то время как участки этих молекул с меньшей гидрофобностью ориентированы в направлении воды.

    Тем же путем воздействуют на соответствующие белковые слои и белки оболочек, обладающие слабой гидрофобностью, образуя градиент гидрофобности от поверхности жира к воде.

    Градиент гидрофобности в такой оболочке делает ее идеальным местом для адсорбции молекул со всеми степенями гидрофобности. В частности, в структуре оболочки адсорбируются фосфолипиды и липолитические ферменты. Никакие реакции между ферментами и их субстратом не идут до тех пор, пока не будет нарушена структура оболочки, но как только это происходит, ферменты получают доступ к субстрату и начинают реагировать.

    Примером таких реакций является липолитическое высвобождение жирных кислот, когда холодное молоко прокачивается неисправным насосом или после гомогенизации холодного сырого молока без последующей его незамедлительной пастеризации. Жирные кислоты и некоторые другие продукты этой ферментной реакции придают получаемому продукту прогорклый привкус.

    Денатурированные белки

    До тех пор, пока белки находятся в окружающей среде при значениях температуры и рН, приемлемых для этих белков, они сохраняют свои биологические функции. Но при нагревании выше некоторого максимума их структура меняется. Говорят, что они денатурируются (см. рис. 2.36). То же самое происходит, когда белки обрабатываются кислотами или основаниями, подвергаются облучению или высокому давлению. В результате денатурации белки теряют свою природную растворимость.

    При денатурации белков исчезает их биологическая активность. Ферменты, класс белков, выступающих катализаторами некоторых реакций, теряют эту способность во время денатурации. Причина этого состоит в том, что нарушаются определенные связи в их молекулах, вызывая изменение структуры белка. После слабого денатурирования белки могут иногда возвращаться в свое исходное состояние с восстановлением их прежних биологических функций.

    Однако во многих случаях денатурация является необратимой. Например, белки сваренного яйца не могут быть восстановлены до сырого состояния.

    Часть сывороточного белка в естественном (слева) и денатурированном состояниях.

    Молоко как буферный раствор

    Молоко содержит огромное число веществ, которые могут действовать как слабые кислоты либо как слабые основания. Например, такие как молочная, лимонная и фосфорная кислоты и их соответствующие соли – лактаты, цитраты и фосфаты. В химии подобная система называется буферным раствором, потому что в некоторых пределах при добавлении кислот или оснований значение рН в ней остается постоянным. Это явление может быть объяснено специфическими свойствами белков.

    При подкислении молока добавляется огромное количество ионов водорода (Н + ). Почти все эти ионы связаны с аминогруппами в боковых цепях аминокислот с образованием ионов NH3 + . При этом, однако, величина рН из-за очень незначительного повышения концентрации свободных ионов водорода почти не меняется.

    При добавлении в молоко основания ионы водорода (Н + ) выделяются из карбоксильных групп СООН боковых цепей с образованием групп COO — . В результате величина рН и в этом случае остается более или менее постоянной, см. рис. 2.38. Чем больше основания добавляется, тем большее число водородных ионов выделяется.

    Другие компоненты молока также обладают этой способностью связывать или выделять ионы, и потому величина рН при добавлении кислот или оснований изменяется очень медленно.

    Почти вся способность молока к буферизации является исчерпанной, если оно уже стало кислым из-за длительного хранения при повышенных температурах. В этом случае достаточно добавления лишь небольшого количества кислоты для изменения значения рН.

    При добавлении щелочи к кислоте рН раствора сразу же возрастает, что говорит об отсутствии в нем какой-либо буферной системы.

    При добавлении щелочи к молоку рН изменяется очень медленно — это результат значительного буферного действия молока.

    Ферменты присутствующие в молоке

    Ферменты – это белки, способные инициировать химические реакции и влиять на ход и скорость этих реакций. Ферменты делают это, не изменяя своего количества. Поэтому иногда их называют биокатализаторами. Функционированиеферментовпроиллюстрировано на рис. 2.39.

    Действие ферментов является избирательным; каждый тип ферментов катализирует только один определенный тип реакций. Двумя факторами, оказывающими сильное воздействие на ферментные реакции, являются температура и рН. Как правило, ферменты наиболее активны при оптимальной температуре в интервале 25–50 °С.

    Их активность падает при ростетемпературы за пределы этого оптимума, полностью исчезая где-то в интервале 50–120 °С. При этих температурах ферменты практически полностью денатурируются (инактивируются). Температура инактивации у разных типов ферментов разная – явление, которое широко используют для определения степени пастеризации молока. У ферментов также есть оптимальный интервал значений рН: некоторые из них лучше всего функционируют в кислых растворах, а другие – в щелочных.

    Ферменты, присутствующие в молоке, попадают в него или из коровьего вымени, или от бактерий. Первые из них являются естественными компонентами молока и называются первичными ферментами. Вторые, бактериальные ферменты, отличаются типом и численностью в соответствии с природой и величиной бактериальной популяции. Некоторые из ферментов молока используется для проверки его качества и контроля. В число наиболее важных ферментов входят пероксидаза, каталаза, фосфатаза и липаза.

    Данный фермент расщепляет только определенные молекулы и только по определенным связям.

    Этот фермент соответствует строению конкретного участка молекулярной цепи, где он ослабляет связь.

    Молекула распадается. Фермент теперь может атаковать и разрушить тем же образом другую молекулу.

    Пероксидаза

    Пероксидаза переносит кислород от пероксида водорода (H2O2) к другим легко окисляемым веществам. Этот фермент инактивируется в молоке нагреванием до 80 °С в течение нескольких секунд, этот факт может быть использован для установления наличия или отсутствия пероксидазы в молоке и, таким образом, для проверки того, была ли температура пастеризации молока выше 80 °С. Данный тест называют пробой Сторча (Storch) на пероксидазу.

    Каталаза

    Каталаза расщепляет пероксид водорода на воду и свободный кислород. Количественным определением кислорода, выделяемого этим ферментом, можно определить содержание каталазы в молоке и узнать, было ли получено это молоко от животного со здоровым выменем. Молоко животного с больным выменем содержит большое количество каталазы, в то время как в молоке из здорового вымени она присутствует в незначительном количестве. Однако существует большое количество бактерий, вырабатывающих данный фермент. Каталаза разрушается при нагреве до 75 °С в течение 60 секунд.

    Фосфатаза

    Фосфатаза обладает способностью расщеплять некоторые эфиры фосфорной кислоты на эту кислоту и соответствующий спирт. Присутствие фосфатазы в молоке может быть обнаружено добавлением эфира фосфорной кислоты и реагента, изменяющего окраску в результате взаимодействия с высвобождающимся спиртом. Изменение окраски свидетельствует отом, что молоко содержит фосфатазу.
    Этот фермент разрушается при обычной пастеризации (температура 72 °С, выдержка 15–20 секунд), такимобразом, тест на фосфатазу может быть использован для определения, был ли реально соблюден температурный режим пастеризации. Этот стандартный тест, применяемый в молочном деле, называется тестом Шарера (Scharer) на фосфатазу.

    Тест на фосфатазу предпочтительно проводить сразу же после термообработки. В противном случае молоко должно быть охлаждено ниже 5 °С и храниться при этой температуре до момента проведения анализа. Анализ должен быть проведен в тот же день, в противном случае может происходить процесс реактивации, то есть инактивированный фермент снова становится активным и дает положительный результат на тест. Этому, в частности, наиболее подвержены сливки.

    Липаза

    Липаза расщепляет жир на глицерин и свободные жирные кислот, см. рис. 2.40. Избыток свободных жирных кислот в молоке или молочных продуктах приводит к появлению прогорклого привкуса. Действие этого фермента, по-видимому, в большинстве случаев является очень слабым, хотя молоко от некоторых коров может обладать сильной липазной активностью. Считается, что количество липазы в молоке увеличивается к концу лактационного периода. Липаза в значительной степени инактивируется пастеризацией, но для ее полной инактивации требуются более высокие температурные режимы. Липазу выделяют многие микроорганизмы. Это может вызывать серьезные проблемы, так как этот фермент очень устойчив к нагреванию.

    Схема расщепления жира липазой

    Лактоза в молоке

    Лактоза является сахаром, присутствующим только в молоке, и принадлежит к группе химических соединений, называемых углеводами.

    Углеводы являются наиболее важным источником энергии в нашей пище. Хлеб и картофель, например, богаты углеводами и являются источниками питательных веществ. Углеводы распадаются на соединения, обладающие высокой энергетической ценностью, способные участвовать во всех биохимических реакциях, обеспечивая их необходимой энергией. Углеводы также служат материалом для синтеза некоторых важных химических соединений в организме. Они присутствуют в мышцах в виде мышечного гликогена и в печени – в качестве гликогена печени.

    Гликоген является примером углевода с очень большой молекулярной массой. Другими примерами подобных углеводов являются крахмал и целлюлоза. Подобные сложные углеводы называются полисахаридами и имеют гигантские молекулы, составленные из большого числа молекул глюкозы. В гликогене и крахмале молекулы часто разветвлены, в то время как в целлюлозе они существуют в виде прямых и длинных цепей.

    Рис. 2.41 показывает некоторые дисахариды, то есть углеводы, состоящие из двух типов молекул сахаров. Молекулы сахарозы (обычный тростниковый или свекловичный сахар) состоят из двух простых сахаров (моносахаридов) – фруктозы и глюкозы. Лактоза (молочный сахар) является дисахаридом, молекула которого содержит моносахариды – глюкозу и галактозу.

    Таблица 2.3 показывает, что содержание лактозы в молоке составляет от 3,6 до 5,5 %. Рис. 2.42 иллюстрирует, что происходит, когда лактоза распадается под действием молочнокислых бактерий. Лактоза попадает в бактериальную клетку, где подвергается воздействию ферментов, расщепляющих ее на глюкозу и галактозу. В свою очередь глюкоза и галактоза под воздействием других ферментов, вырабатываемых молочнокислыми бактериями, путем сложных промежуточных реакций в основном превращаются в молочную кислоту. Ферменты, участвующие в этих реакциях, действуют в определенном порядке. Именно это происходит, когда прокисает молоко: лактоза сбраживается до образования молочной кислоты. Другие микроорганизмы выделяют в молоке иные продукты распада.

    При нагревании и выдерживании молока при высокой температуре оно приобретает коричневатый оттенок и привкус карамели. Этот процесс называется карамелизацией и является следствием химической реакции между лактозой и белками, называемой реакцией Майяра (Maillard).

    Реакции Майара запускаются термической обработкой и продолжаются во время хранения продукта. Кинетика данной реакции напрямую зависит от таких факторов, как тепловая нагрузка и температура хранения.

    Лактоза является водорастворимой и присутствует в виде молекулярного раствора в молоке. При сыроварении основная часть лактозы остается растворенной в сыворотке. Выпаривание сыворотки при приготовлении сывороточных сыров дополнительно повышает концентрацию лактозы. Лактоза не такая сладкая, как другие сахара; например, она примерно в 7 раз менее сладкая, чем тростниковый сахар.

    Расщепление лактозы и сахарозы на галактозу, глюкозу и фруктозу.

    Расщепление лактозы под действием фермента и образование молочной кислоты.

    Витамины в молоке

    Витамины являются органическими веществами, присутствующими в растениях и в организмах животных в очень низких концентрациях. Они совершенно необходимы для нормальной жизнедеятельности, однако их синтез в организме невозможен. Химический состав витаминов обычно очень сложен, но известен в настоящее время для большинства из них. Витамины обозначаются заглавными буквами, иногда сдополнительными численными подстрочными обозначениями, например А, B1 и B2.

    Молоко является хорошим источником витаминов, которые присутствуют в нем в различных количествах. В число наиболее известных входят: витаминА, витаминыгруппыВ, витамины С и D. Витамины А и D растворимы в жирах и жирных растворителях, в то время как другие витамины растворимы в воде. Из жирорастворимых витаминов наиболее важными являются A и D. Они влияют на зрение и кожу. В силу естественных причин обезжиренные молочные продукты содержат меньше этих витаминов. Во многих странах их недостаток в обезжиренном молоке компенсируется добавками витаминов А и D, чтобы уровень содержания витаминов был как в цельном молоке.

    В таблице 2.6 приведено количество различных витаминов в 1 литре питьевого молока и ежедневная потребность в них у взрослого человека. Таблица демонстрирует, что молоко является хорошим источником витаминов. Недостаток витаминов может привести к заболеваниям, см. таблицу 2.7.

    Витамины в молоке и ежедневная потребность

    Витамин Содержание в 1 литре молока, мг Ежедневная потребность взрослого, мг
    A 0.2 – 2 1 – 2
    B1 0,4 1 – 2
    B2 1,7 1 – 4
    C 5-20 30-100
    D 0,002 0,01

    Недостаток витаминов и соответствующие заболевания

    НедостатоквитаминаА Куриная слепота, сниженная сопротивляемость инфекционным заболеваниям
    Недостаток витамина B1 Задержка роста
    Недостаток витамина B2 Потеря аппетита, несварение
    Недостаток витамина C Усталость,пиорея,предрасположенностькинфекционным заболеваниям (цинга)
    Недостаток витамина D Деформация скелета (рахит)

    Минералы и соли в молоке

    Молоко содержит ряд минеральных веществ. Их общая концентрация менее 1 %. Минеральные соли присутствуют в растворенном виде в молочной сыворотке или в соединениях казеина. Наиболее важными солями являются соли кальция, натрия, калия и магния. Они присутствуют в виде фосфатов, хлоридов, цитратов и казеинатов. В обычном молоке больше всего солей калия и кальция. Количество солей в молоке непостоянно. К концу лактации и особенно при заболевании вымени содержание хлористого натрия в молоке повышается, придавая молоку соленый привкус, в то время как количество других солей соответственно понижается.

    Другие компоненты молока

    Молоко всегда содержит соматические клетки (белые кровяные клетки или лейкоциты). Их содержание в молоке, полученном из здорового вымени, незначительно, но повышается при его заболевании (обычно пропорционально тяжести заболевания). Содержание соматических клеток в молоке здоровых животных, как правило, не превышает 200 000 в 1 мл, хотя допустимо содержание до 400 000 клеток в 1 мл.

    Молоко также содержит газы, порядка 5–6 % от объема свежего молока, но по прибытии молока на молочное предприятие это содержание может повыситься до 10 % в объеме. Газы состоят в основном из диоксида углерода, азота и кислорода.

    Они находятся в молоке в трех состояниях:
    1 растворенные в молоке;
    2 связанные и невыделяемые из молока;
    3 диспергированные в молоке.

    Диспергированные и растворенные газы представляют серьезную проблему при обработке молока, которое при наличии излишков газов может пригорать на нагревательных поверхностях.

    Изменения в молоке и его компонентах

    Изменения при хранении

    Жир и белок, содержащиеся в молоке, при хранении могут подвергаться химическим изменениям. Данные изменения обычно бывают двух видов – окисление или полиз. Продукты, получаемые в результате этих изменений, могут ухудшать вкус (в основном у молока и масла).

    Окисление жира

    Окисление жира приводит к появлению у него металлического привкуса, а у масла – привкуса сала или растительного масла. Окисление идет по двойным связям ненасыщенных жирных кислот, среди которых лецитин наиболее подвержен этому процессу. Присутствие солей железа и меди, так же как наличие растворенного кислорода и облучение светом, особенно прямым солнечным светом или светом от люминесцентных ламп, ускоряет начало самоокисления и появление металлического привкуса.

    Окисление жира частично может быть компенсировано микроорганизмами молока, пастеризацией при температуре выше 80 °С или антиоксидантными добавками (восстановителями). Микроорганизмы, например молочнокислые бактерии, потребляют кислород и обладают восстанавливающей способностью. Ухудшение вкуса, вызванное окислением, чаще возникает при низких температурах, когда эти бактерии менее активны. Также при низких температурах растет растворимость кислорода в молоке. Помогает высокотемпературнаяпастеризация, таккакпринагреваниимолокаобразуютсясоединения- восстановители (-SH-группы).

    Появление металлического привкуса в результате окисления более характерно для зимы, чем для лета. Это связано как с понижением внешней температуры, так и с изменениями в рационе коров. Летом корма богаче витаминами А и С, повышающими содержание соединений-восстановителей в молоке.

    Под действием света и/или в присутствии ионов тяжелых металлов процесс распада жирных кислот идет дальше – сначала на альдегиды потом на кетоны, что ведет к ухудшению вкуса у жирных молочных продуктов, например к появлению прогорклого привкуса.

    Окисление белков

    Под действием света аминокислота метионин при сложном совместном воздействии рибофлавина (витамин В2) и аскорбиновой кислоты (витамин С) распадается до метионаля. Метиональ, или 3-меркаптометилпропионовый альдегид, является основным фактором появления «солнечного привкуса», как называют этот специфический привкус.

    Так как метионин как таковой не присутствует в молоке, а является лишь одним из компонентов белков молока, то для появления этого привкуса должна произойти фрагментация белков.

    Факторами, связанными с появлением солнечного привкуса, являются:

  • интенсивность освещения (солнечного и/или искусственного света, особенно от люминесцентных ламп);
  • продолжительность воздеи?ствия света;
  • некоторые свои?ства молока (гомогенизированное молоко оказалось более чувствительным в этом отношении, чем негомогенизированное);
  • материал упаковки – непрозрачная упаковка из полимеров и бумаги при обычных условиях является хорошеи? защитои?.
  • См. также главу 8, посвященную сохранению качества пастеризованного молока.

    Липолиз

    При повреждении мембраны шариков жира, в результате липолиза возможно появление жирных кислот.

    Липолизом называют расщепление жиров на глицерин и свободные жирные кислоты. Расщепленныи? жир имеет прогорклыи? привкус и запах в результате присутствия низкомолекулярных жирных кислот (маслянои? и капроновои?).

    Липолиз вызывается деи?ствием липаз, и ему благоприятствуют высокие температуры хранения. Однако липаза не может воздеи?ствовать на жир, пока его шарики не будут повреждены, и он не выи?дет наружу, см. рис. 2.43. Только после этого липаза получает возможность воздеи?ствовать на молекулы жира и гидролизовать их. При обычнои? обработке молока имеется множество возможностеи? для повреждения шариков жира, например при перекачивании, перемешивании и разбрызгивании молока. Поэтому необходимо избегать ненужного взбалтывания непастеризованного молока, так как это связано с риском масштабного воздеи?ствия липазы и появления жирных кислот, из-за которых молоко будет горчить. Для предотвращения распада жира под деи?ствием липазы она должна быть инактивирована высокотемпературнои? пастеризациеи?. Пастеризация полностью разрушает исходные ферменты молока. Бактериальные ферменты более устои?чивы. Даже UHT- обработка не разрушает их полностью (UHT = ультравысокая температура, то есть нагрев до 135–150 °C и выше на несколько секунд).

    Влияние тепловои? обработки

    На молочных предприятиях молоко подвергают тепловои? обработке для уничтожения любых патогенных микроорганизмов, которые могут в нем присутствовать. Тепловая обработка также вызывает изменения в компонентах молока. Эти изменения тем глубже, чем выше температура и длительнее термообработка. В определенных пределах температура и время могут компенсировать недостаточность другого параметра. Кратковременное нагревание до высоких температур может быть также эффективно, как и продолжительное воздеи?ствие менее высоких температур. Следовательно, при тепловои? обработке необходимо всегда учитывать и время, и продолжительность нагревания.

    Из всех основных компонентов тепловая обработка, вероятно, оказывает наименьшее воздействие на жир. Однако под воздействием термообработки в молочном жире происходят изменения, и в первую очередь это касается физических свойств. Основным влиянием термообработки на молочный жир является образование сливок из жировых шариков. Было показано, что формирование отстойной жировой пробки происходит, когда молоко пастеризуют при 70–80 °C в течение 15 секунд (Thome et al, «Наука о молоке», 13, 115, 1958 г.), см. рис. 2.44. Выдвигались различные теории, но, скорее всего, выделяемый свободный жир склеивает шарики жира при их столкновении. Для предотвращения образования отстойной жировой пробки рекомендуется гомогенизировать молоко.

    А. Финк и Х. Г. Кесслер («Наука о молоке», 40, 6–7, 1985 г.) подтвердили появление свободного жира в гомогенизированных и негомогенизированных сливках с м. д. ж. 30 %, подвергнутых тепловой обработке при температуре 105–135 °С. Считается, что это объясняется дестабилизацией мембран шариков, приводящей к повышению их проницаемости, в результате чего экстрагируемый свободный жир выступает в качестве связующего между сталкивающимися жировыми шариками, что ведет к образованию стабильных скоплений.

    При температуре выше 135 °С белки, отложившиеся на оболочке шариков жира, образуют своего рода сетку, делающую оболочку более плотной и менее проницаемой. Поэтому при UHT-обработке продуктов с высоким содержанием жира поток из стерилизатора рекомендуется гомогенизировать.

    Источник: Thome et al.

    Образования отстойной жировой пробки на молоке как функция температуры пастеризации. Масштаб от 0 (без воздействия) до 4 (плотная жировая пробка) Вся пастеризация была кратковременной (примерно 15 сек). Источник: Thome et al.

    При денатурации ?-казеин соединяется с ?-лактоглобулином.

    Образования отстойной жировой пробки на молоке как функция температуры пастеризации. Масштаб от 0 (без воздействия) до 4 (плотная жировая пробка). Вся пастеризация была кратковременной (примерно 15 сек). Источник: Thome et al.

    Белок

    Считается, что основной белок молока, казеин, не подвергается денатурации в результате тепловой обработки при обычных значениях рН, концентрации соли и содержания белка.

    С другой стороны, сывороточные белки, особенно b-лактоглобулин, составляющий до 50 % этих белков, являются термочувствительными. Денатурация начинается при 65 °С и почти завершается при нагревании сывороточных протеинов в течение 5 минут при 90 °С.

    Тепловая денатурация сывороточных протеинов является необратимой реакцией. Произвольно скрученные белки «раскрываются», а b-лактоглобулин, в частности, присоединяется к выступающей k-казеиновой цепочке при помощи серных мостиков. Данная тансформация в упрощенной форме показана на рис. 2.45.

    Блокировка большей части k-казеина ухудшает сычужную свертываемость молока, так как она отрицательно влияет на способность сычужного фермента, используемого в сыроварении, отделять k-казеин от мицелл казеина. Чем выше температура пастеризации при постоянном времени выдержки, тем мягче образующийся сгусток. Это нежелательное явление при производстве полутвердых и твердых сыров. Однако с учетом возможности выживания и последующего размножения в сыре, приготовленном из сырого молока, патогенных бактерий (в частности, Listeria monocytogenes), рекомендуется пастеризовать молоко, предназначенное для производства сыров, в течение 15–20 секунд и при температуре не выше 72 °С. Возможно приготовление сыра из сырого молока, но только в строгом соответствии с национальным законодательством.

    В молоке, предназначенном для приготовления кисломолочных продуктов (йогурта и т. д.), денатурация сывороточных белков и соединение с казеином, происходящее притемпературе 90–95 °С при выдержке в течение 3–5 минут, будет способствовать повышению качества благодаря уменьшению синерезиса и повышению вязкости.

    Молоко, нагретое при 75 °С в течение 20–60 секунд, приобретает привкус и запах «кипяченого». Это обусловлено выделением соединений серы из b-лактоглобулина и других серосодержащих белков.

    При температуре выше 100°Cпроисходит реакция между лактозои? и белком, ведущая к появлению коричневатои? окраски.

    Ферменты

    Ферменты могут быть инактивированы нагреванием. Температура инактивации зависит от типа фермента.

    Существуют некоторые микроорганизмы (например, Pseudomonas spp.), часто упоминаемые в числе флоры, способной вызывать как порчу сырого молока, хранимого при низких температурах, так и молочных продуктов, подвергнутых тепловой обработке; у них имеются исключительно термостойкие протеолитические и липолитические ферменты. Пастеризация или UHT-обработка молока вызывают только частичное подавление их активности.

    Лактоза

    Лактоза легче поддается изменениям в молоке, чем в сухом состоянии. При температуре выше 100 °C происходит реакция между лактозой и белком, ведущая к появлению коричневатой окраски. Ряд реакций, происходящих между аминогруппами аминокислотных остатков и альдегидными группами углеводов молока, называется реакцией Майяра, или реакцией побурения. Она ведет к появлению коричневого оттенка у продукта, к изменению вкуса и к потере питательной ценности, в частности к потере лизина – одной из незаменимых аминокислот.

    Лактулоза является эпимером лактозы, образующимся в нагретом молоке (Adachi, 1958 г.). Содержание лактулозы повышается с возрастанием интенсивности тепловой обработки, что может быть использовано для дифференциации между пастеризованным, стерилизованным и молоком после UHT-обработки (Мартинез Кастро & Олано, 1982 г., и Гэйер & Клостермайер, 1983 г.).

    Витамины

    Молоко является важным источником витаминов A, D и группы B. Жирорастворимые витамины оченьтермостойки, и их уровень не снижается после теплообработки. Однако если молоко обогащено витамином А, создается впечатление, что относительные потери растут. Потери витаминов в основном затрагивают витамин С и некоторые витамины группы В. Потеря витамина С как таковая обычно не столь важна, так как молоко не является важным источником этого витамина, но в любом случае питательные свойства продукта могут пострадать. Разрушение витамина С связано с разрушением витамина B12 и служит защитой фолиевой кислоты от окисления.
    Разрушение витаминов связано не только с термообработкой, но также с хранением конечного продукта. Потерю витаминов при хранении в значительной степени можно избежать, если исключить проникновение кислорода и света. Витамины C и B9 могут совсем исчезнуть за несколько дней при хранении в атмосфере, богатой кислородом. Катализатором этой реакции служит рибофлавин (витамин B2), и ее ускоряет сильный свет. Основная часть рибофлавина исчезает после длительного пребывания на свету.

    Потери некоторых витаминов в результате различных типов обработки представлены в Таблице 2.8.

    Снижение содержания важных витаминов в молоке, обработанном и хранившемся при различных условиях

    Изменения в рН увеличиваются, если молоко концентрированное.

    Физические свойства молока

    Внешний вид

    Мутность молока обусловлена наличием в нем взвешенных частиц жира, белков и некоторых минералов. Цвет молока меняется от белого до желтого в соответствии с окраской жира (в зависимости от содержания каротина). Обезжиренное молоко более прозрачно и имеет слабый голубоватый оттенок.

    Плотность

    Плотность коровьего молока меняется в пределах 1,028–1,038 г/см 3 в зависимости от состава. Плотность (d) молока при 15,5 °С может быть рассчитана по нижеприведенной формуле, в которой:

    Ниже приведен пример.

    Осмотическое давление

    Осмотическое давление определяется числом молекул или частиц, а не массой растворенного вещества; так, 100 молекул с массой в 10 условных единиц будут иметь в 10 раз большее осмотическое давление, чем 10 молекул с массой в 100 единиц.

    Следовательно, для данной массы, чем меньше молекулярная масса, тем выше осмотическое давление.

    Молоко синтезируется из крови и отделяется от нее проницаемой мембраной, и, таким образом, имеет с кровью одинаковое осмотическое давление, иными словами, является изотоническим раствором относительно крови. Осмотическое давление крови обладает превосходным постоянством, несмотря нато что ее состав (содержание таких компонентов, как пигменты, белки и т. п.) может меняться. Это же относится и к молоку, общее осмотическое давление которого представлено в таблице 2.10.

    Осмотическое давление в молоке

    Пастеризованное молоко UHT-молоко
    Витамин Термообработка Холодильное хранение Термообработка Складское хранение
    Аскорбиновая, C 0 – 10 % 10 –100 % 0 – 80 % до 100 %
    Тиамин, B1
    Компонент Молекулярная масса Нормальная конц., % Осмотическое давление атм D °C % от общего осмотического давления
    Лактоза 342 4.7 3.03 0.25 46
    Хлориды, NaCl 58.5 ? 0.1 1.33 0.11 19
    Другие соли и т. д. 2.42 0.20 35
    Итого 6.78 0.560 100
    Источник: словарь по молочному делу, Дж. Г. Дэвис.

    Температура замерзания

    Температура замерзания молока является единственным надежным параметром для проверки, разбавлено оно водой или нет. Температура замерзания для коровьего молока лежит в пределах от -0,51 °С до -0,56 °С.

    Следует также упомянуть, что при высокотемпературной обработке молока (например, при UHT-обработке или стерилизации) осаждение части фосфатов может вызвать повышение его температуры замерзания.

    Внутреннее, или осмотическое, давление также определяет разность между температурами замерзания у раствора и растворителя (воды), так что понижение температуры замерзания (D в таблице 2.10) служит мерой осмотического давления. В случае получения анормального молока при изменении состава молока по физиологическим или патологическим причинам (например, из-за поздней лактации или мастита соответственно) осмотическое давление и, следовательно, температура замерзания остаются неизменными. Наиболее важным изменением при этом будет падение содержания лактозы и повышение содержания хлорида.

    Кислотность

    Кислотность раствора зависит от концентрации в нем ионов водорода [Н + ]. Если концентрации ионов [H + ] и [OH — ] (гидроксильные) равны, раствор называют нейтральным. В нейтральном растворе число [H + ] на литр такого раствора равно 1:10 000 000 моль/л, или 10 -7 моль/л.

    Величина рН характеризует концентрацию ионов водорода в растворе и математически может быть определена как отрицательный логарифм концентрации этих ионов [Н + ].

    Применительно к вышеприведенному примеру pH = -log 10 -7 = 7 , что является типичным значением рН для нейтрального раствора. В случае если [H + ] равна 1:1 000 000 моль/л, или 10 –6 моль/л, рН будет равен 6 и раствор будет кислотным. Чем ниже значение рН, тем выше кислотность.

    Величина рН раствора или продукта представляет собой фактическую (действительную) кислотность. Нормальное молоко является слабокислым раствором с рН в диапазоне 6,65–6,85, при этом наиболее типичное значение составляет рН 6,70 при температуре измерения 25 °C. Показатель рН измеряют рН-метром.

    Кислотность часто выражается одним из следующих способов

    °SH °Th °D % l.a.
    1 2.5 2.25 0.0225
    0.4 1 0.9 0.009
    4/9 10/9 1 0.01

    Титруемая кислотность

    Определение кислотности в градусах Тернера, °Th.

    Кислотность также может быть выражена в виде титруемой кислотности. Титруемая кислотность молока представляет собой количество раствора щелочи (гидроксид ионов OH — ) заданной концентрации, необходимое для повышения рН определенного количества молока примерно до 8,4, при котором обычно применяемый индикатор фенолфталеин изменяет окраску с бесцветной на розовую. Фактически этот тест определяет количество щелочи, необходимое для изменения рН с 6,7 на 8,4.

    Если молоко скисло в результате деятельности микроорганизмов, потребуется большее количества щелочи, и кислотность или показатель титруемой кислотности молока увеличится. В зависимости от концентрации используемого для титрования раствора гидроксида натрия (NaOH) титруемая кислотность может быть выражена в разных единицах.

  • °SH = градусы Сокслета-Хенкеля, получаемые титрованием 100 мл молока раствором N/4 NaOH в присутствии индикатора фенолфталеина. Обычное молоко имеет показатель, равный примерно 7. Этот метод получил широкое распространение в Центральной Европе.
  • °Th = градусы Тернера, получаемые титрованием 100 мл молока, разбавленного 2 частямидистиллированнойводы, N/10 раствором NaOH с использованием фенолфталеина в качестве индикатора. Обычное молоко имеет показатель, равный примерно 17. Применяют главным образом в Швеции.
  • °D = градусы Дорника, получаемые титрованием 100 мл молока раствором N/9 NaOH с использованием фенолфталеина в качестве индикатора. Обычное молоко имеет показатель равный примерно 15. Применяют в основном в Нидерландах и во Франции.
  • % l. a. = проценты молочной кислоты, получаемые как градусы Дорника (°D) с делением результата на 100. Часто применяются в Великобритании, США, Канаде, Австралии и Новой Зеландии.
  • Втаблице 2.11 приведены различные выражения длятитруемой кислотности. Определение кислотности в градусах Тернера изображено на рисунке 2.46.

    Пример:
    для титрирования 10 мл молока необходимо 1,7 мл N/10 NaOH.
    Таким образом, для 100 мл молока понадобится 10 x 1,7 = 17 мл, при этом кислотность молока составляет 17 °T.

    Молозиво

    Изменения состава коровьего молока после отела.

    Первое молоко, которое дает корова после отела, называют молозивом. Оно в значительной степени отличается от нормального молока по составу и свойствам. Самым значительным отличием молозива является высокое содержание сывороточных белков – около 11 % по сравнению с примерно 0,65 % в обычном молоке, как это показано на рис. 2.47. Это приводит к свертыванию молозива при нагревании. Доминирующую часть его сывороточных белков составляют иммуноглобулины (в основном класса G), которые защищают теленка от инфекций до образования его собственной иммунной системы. Молозиво имеет желтовато-коричневатый цвет, специфический запах и довольно солоноватый привкус. Содержание каталазы и пероксидазы является высоким. Через 4–5 дней после отела корова начинает выделять молоко обычного состава, которое может быть смешано с другим молоком.

    Вы хотите продолжить чтение?

    Пожалуйста, внесите Ваши данные, чтобы продолжить чтение оставшихся 480 страниц книги. Пожалуйста, примите к сведению, что сообщая Ваш e-mail (электронный адрес), Вы тем самым не подписываетесь ни на какие электронные рассылки.