Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Состав и свойства молока

ВОПРОС №1 ФЕРМЕНТЫ МОЛОКА

Ферменты молока — это белковые вещества, ускоряющие протекание биохимических реакций в организме. Действие ферментов узкоспецифично, т. е. каждый фермент влияет только на определенное вещество, а проявляют они свое действие при содержании в чрезвычайно незначительных количествах. Вот некоторые из ферментов: липаза (фермент, расщепляющий жиры); фосфатаза (участвует в кроветворении, костеобразовании, двигательной функции мышц, в том числе и сердечной, регулирует обмен веществ); каталаза (защищает организм от ядовитого воздействия некоторых веществ, образующихся в процессе обмена); пероксидаза (стимулирует очень важные для нашего организма реакции окисления). Гормоны выделяются железами внутренней секреции. Они оказывают регулирующее влияние на обменные процессы. В молоке обнаружены следующие гормоны: адреналин, инсулин, тироксин, пролактин, окситоцин и др. В молоке содержится также много других полезных веществ, участвующих в процессах обмена, повышающих сопротивляемость организма, вступающих в борьбу с вредными микроорганизмами кишечника — антибиотические тела, иммунные тела, опсонины, лизоцимы, лактенин и др.

В состав молока и ходят многочисленные ферменты, из которых изучено более 20. Они относятся к различным фракциям белка. Ферменты молока синтезируются из элементов крови, лейкоцитов или альвеолярных клеток вымени. Среди оригинальных ферментов молока следует различить ферменты, образующиеся в выдоенном молоке вследствие жизнедеятельности микроорганизмов.

Все ферменты — белковые вещества или вещества, содержащие белковые компоненты. Ниже приведены важнейшие ферменты молока.

Гликозидазы: амилазы, лактазы.

Эстеразы. К ним относятся липазы и фосфатазы.

Липазы расщепляют триглицериды на глицерин и жирные кислоты. Нативные (природные) липазы молока в отличие от некоторых микробных липаз неустойчивы к нагреванию (разрушаются при температуре 60°С в течение 20 мин). Их содержание в молоке повышается при мастите и к концу лактации (горький вкус).

Фосфатазы расщепляют эфиры фосфорной кислоты. Разница между щелочными и кислотными фосфатазами состоит в том, что оптимальные условия для действия щелочных фосфатаз при рН 9 — 10, кислотных — при рН 4,1. Стабильные к нагреванию кислотные фосфатазы инактивируются при температуре выше 90°С, в то время как щелочные фосфатазы теряют активность при нагревании до 62°С в течение 30 мин и при 72°С в течение 15.

Активность щелочных фосфатаз определяют с целью контроля качества пастеризации длительной (при температуре 62—65°С в течение 30 мин) или кратковременной (при 71—74°С в течение не более 30—40 с).

Оксиредуктазы. К ним относятся ксантоксидаза и пероксидазы.

Ксантоксидаза (фермент Шардингера).

Пероксидазы. В 1 л молока содержится около 100 мг пероксидаз. Предполагают, что в молоке имеется множество форм пероксидаз. Пероксидазы молока гидрируют с перекисью водорода и другими пероксидазами, в то же время они дегидрируют с производными фенола и переходят в хиноны. Пероксидазы теряют активность при температуре выше 80°С.

Активность пероксидаз определяют с целью доказательства проведения высокотемпературной пастеризации (мгновенной — при температуре 85°С). Если молоко, подвергшееся кратковременной пастеризации, нагревают в течение 30—40 с до температуры 77°С, то реакция на пероксидазу будет отрицательной. Активность пероксидаз определяют методом гваяколовой и травентоловой проб.

Каталаза. Этот фермент катализирует реакцию расщепления перекиси водорода (Н2О2) на воду и кислород. Каталаза в отличие от пероксидазы не реагирует с другими перекисями. Содержание фермента увеличивается в молозиве и в молоке коров, больных маститом. Каталаза образуется в результате жизнедеятельности лейкоцитов. Поэтому обнаружение ее в молоке может служить для диагностики мастита у коров (каталазная проба по Роедеру).

Протеиназы. Специфические протеиназы молока входят в состав фракции казеина. Протеолитическая активность особенно высока в молозиве.

Синтетаза лактозы. Этот фермент был открыт в 1964 г. Он является микросомным ферментом молока и катализирует синтез лактозы. Фермент состоит из субъединиц белка А и белка Б. Белок Б идентичен а-лактоальбумину.

Лизоцим. Содержится как в женском молоке, так и в коровьем, но в небольшом количестве. Этот лизоцим по содержанию фракций отличается от лизоцима яичного белка. Он причастен к бактерицидной активности молока.

В состав молока входят также гормоны (пролактин, тироксин, адреналин, инсулин, окситоцин и др.). Они оказывают регулирующее влияние на белковый, углеводный, жировой и водно-солевой обмен в организме.

Ферменты и гормоны разрушаются при тепловой обработке смесей мороженого. Энергетическая ценность молока 3,2%-ной жирности составляет 243 кДж (55 ккал).

Фосфатаза и некоторые другие ферменты молока после потери своей активности в результате пастеризации могут вновь ее восстановить, т. е. обладают свойствами реактивации. Случай реактивации ферментов, например, фосфатазы, наблюдаются в основном после кратковременной высокотемпературной обработки высокожирного сырья. Ферменты, сохранившие свою активность, могут вызывать в молоке и молочных продуктах нежелательные биохимические процессы, в результате которых снижаются качество, вкусовые свойства и пищевая ценность продуктов.

Наибольшую опасность представляют липазы и протеиназы бактериального происхождения: липазы способствуют прогорканию молочных продуктов, протеиназы вызывают свертывание УВТ-молока. Таким образом, мы рассмотрели, как изменяется состав молока в зависимости от термической обработки, насколько происходит потеря тех или иных компонентов. Это дает возможность регулировать режимы тепловой обработки с целью сохранения наитивного состава и свойств молока. При непрерывном способе производства молоко подергается двукратной стерилизации, что вызывает значительные изменения его физических свойств: оно приобретает кремовый оттенок и привкус пастеризации. Соли.

В процессе тепловой обработки молока изменяется в первую очередь состав солей кальция. В плазме молока нарушается соотношение форм фосфатов Са; фосфорнокислые соли кальция, находящиеся в виде истинного раствора переходят в коллоидный фосфат кальция, который агрегирует и осаждается на мицеллах казеина. При этом происходит необратимая минерализация казеинат кальций фосфатного комплекса (ККФК), что приводит к нарушению структуры мицелл и снижению термоустойчивости молока. Часть фосфата кальция выпадает на поверхности теплообменных аппаратов, образуя вместе с денатурированными сывороточными белками отложения — так называемый молочный камень и молочный пригар. Таким образом, в результате пастеризации и стерилизации в молоке снижается количество ионно-молекулярного кальция (на 11-50%), что ухудшает способность молока к сычужному свертыванию.

ВОПРОС № 2 ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОЛОКА

Удельная электропроводность молока в среднем составляет 46 • 10-2 См/м с колебаниями от 40 • 10-2 до 60 • 10-2 См/м. Ее обусловливают главным образом ионы — Cl-, Na+, K+, Н+, Са2+ и др. Электрически заряженный казеин, сывороточные белки и шарики жира в силу больших размеров передвигаются медленно и несколько тормозят подвижность ионов, то есть практически уменьшают электропроводность молока.

Величина электропроводности молока зависит от лактационного периода, породы животных и других факторов. Молоко, полученное от животных больных маститом и в конце лактации, имеет повышенную электропроводность, равную 1,3 и 0,65 См/м, соответственно. Следовательно, по изменению удельной электропроводности молока можно выявить животных с воспалением молочной железы.

Электропроводность повышается при нарастании кислотности молока и снижается при разбавлении его водой. Концентрирование молока вследствие повышения вязкости и усиления межионных взаимодействий приводит к снижению электропроводности.

Теплофизические свойства молока необходимо знать для расчетов затрат теплоты или холода на нагревание или охлаждение молока и молочных продуктов. Наиболее важными из них являются удельная теплоемкость, теплопроводность и коэффициент температуропроводности, которые связаны между собой соотношением где а — коэффициент температуропроводности, м2/с; ? — теплопроводность, Вт/(м • К); с — удельная теплоемкость, Дж/(кг • К); р — плотность продукта, кг/м3.

Теплофизические свойства молока и молочных продуктов зависят от температуры, содержания сухих веществ, влаги, жира, кислотности, дисперсности жира и т.д.

Удельная теплоемкость цельного молока, как и удельная теплоемкость воды и обезжиренного молока, в интервале температур 273...333°К (О...6О°С) изменяется незначительно. В указанном интервале температур приближенно ее можно считать величиной постоянной, равной 3900 Дж/(кг • К), или 3,9 кДж/(кг • К).

Для расчетов затрат теплоты или холода на нагревание или охлаждение молока и молочных продуктов необходимо знать их теплофизические свойства. Наиболее важными из них являются удельная теплоемкость, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности, которые связаны между собой соотношением а=l(ср), где а — коэффициент температуропроводности м2/с, l — коэффициент теплопроводности, ВТ/(м×к), С — удельная теплоемкость, ДЖ/(кг×к) ; р — плотность продукта; кг/м3

Теплофизические свойства молока и молочных продуктов зависят от температуры, содержания сухих веществ (главным образом от количества и дисперсности), воды и т. д.

Удельная теплоемкость цельного молока в интервале температур 273—333 К (0—60оС) изменяется незначительно, она является постоянной и равна 3900 ДЖ(кг×к) или 3,9 КДЖ/(кг×к). Удельная теплоемкость сливок уменьшается с увеличением жирности.

Коэффициент теплопроводности молока l при 20оС равен »0,5 Вт (м.к). Она увеличивается с повышением температуры и ее можно рассчитать по формуле

l = 0,22+0,0011Т

Теплопроводность сливок увеличивается с повышением температуры и уменьшается с увеличением содержания жира. При температуре 273оК.l. сливок как функцию жирности (в интервале от 20 до 45%) рассчитывают по формуле l= 0,36-0,0014Ж

Коэффициент температуропроводности. Он зависит от температуры, жирности, влажности, плотности и пористости пищевых продуктов. Коэффициент температуры молока при 20оС равен 13×10-8м2/с. Его значение увеличивается с повышением температуры молока, что объясняется возрастанием при этом величины теплопроводности и уменьшением объемной теплоемкости, с которыми он связан зависимостью.

а = l (ср)

В интервале температур 273-353 К а (в м2с) молока как и функцию температуры рассчитывают по формуле:

а×108=4,1+0,0325Т

Коэффициент температуропроводности сливок уменьшается с увеличением жирности и возрастает с повышением температуры.

Вязкость или внутреннее трение, нормального молока при 20оС в среднем составляет 1,8×10-3Па.с. Она зависит главным образом от содержания казеина и жира, дисперсности мицелл казеина и шариков жира, степени их гидратации и агрегирования сывороточные белки и лактоза незначительно влияют на вязкость.

В процессе хранения и обработки молока (перекачивание, гомогенизация, пастеризация и т. д.) вязкость молока повышается. Это объясняется увеличением степени диспергирования жира, укрупнением белковых частиц, адсорбцией белков на поверхности шариков жира и т. д.

Практический интерес представляет вязкость сильноструктурированных молочных продуктов — сметаны, простокваши, кисломолочных напитков и пр.

Поверхностное натяжение — молока ниже поверхностного натяжения Н2О (равно 5×10-3 н/м при t -20оС). Более низкое по сравнению с Н2О значение поверхностного натяжения объясняется наличием в молоке ПАВ — фосфолипидов, белков, жирных кислот и т. д.

Поверхностное натяжение молока зависит от его температуры, химического состава, состояния белков, жира, активности липазы, продолжительности хранения, режимов технической обработки и т. д.

Температура кипения молока несколько выше Н2О вследствие наличия в молоке солей и отчасти сахара. Она равно 100,2оС.

Удельная электропроводность. Молоко — плохой проводник тепла. Ее обуславливают главным образом ионы Cl-, Na+, K+, N. Электрически заряженные казеин, сывороточные белки. Она равна 46×10-2 См. м-1 зависит от лактационного периода, породы животных и др.

Осмотическое давление и температура замерзания. Осмотическое давление молока близко по величине к осмотическому давлению крови животного и в среднем составляет 0,66 мга. Оно обусловлено высокодисперсными веществами: лактозой и хлоридами. Белковые вещества, коллоидные соли незначительно влияют на осмотическое давление, жир практически не влияет.

Осмотическое давление рассчитывают по температуре замерзания молока, которая равна -0,54оС по формуле согласно законам Рауля и Вант-Гоффа

Росм. = t×2,269/К, где t — понижение температуры замерзания исследуемого раствора; С; 2,269 — осмотическое давление 1 моль вещества в 1 л раствора, мпа; К — криоскопическая постоянная растворителя, для воды равна 1,86.

Следовательно: Р осм. =0,54×2,269/1,86+0,66 мпа.

Осмотическое давление молока, как и других физиологических жидкостей животных поддерживается на постоянном уровне. Поэтому при повышении в молоке содержания хлоридов в результате изменения физиологического состояния животного, особенно перед концом лактации или при заболевании, происходит одновременное снижение количества другого низкомолекулярного компонента молока — лактозы.

Температура замерзания также постоянная физико-химическое свойство молока, т. к. оно обуславливается только истинно расторимыми составными частями молока: лактозой и солями, причем последние содержатся в постоянной концентрации. Температура замерзания колеблется в узких пределах от -0,51 до -0,59оС. Она изменяется в течение лактационного периода при заболевании животного и при фальсификации молока воды или соды. И вследствие отклонения приращения лактозы. В начале лактации температуры замерзания понижается (-0,564оС) в середине — повышается (-0,55оС); в конце снижается (-0,581оС).

где а — коэффициент температуропроводности, м2/с; λ — теплопроводность, Вт/(м • К); с — удельная теплоемкость, Дж/(кг • К); р — плотность продукта, кг/м3.

ВОПРОС № 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ МОЛОКА

Плотность, или объемная масса, молока при 20°С колеблется от 1027 до 1032 кг/м3. Средняя величина плотности заготовляемого в РФ молока низкая и составляет 1028,5 кг/м3(или 28,5 градусов ареометра). Плотность молока зависит от температуры (понижается с ее повышением) и химического состава (понижается при увеличении содержания жира и повышается при увеличении количества белков, лактозы и солей).

Плотность молока, определенная с разу же после доения, ниже плотности, измеренной через несколько часов, на 0,8...1,5 кг/м3. Это объясняется улетучиванием части газов и повышением плотности жира и белков (за счет изменения коэффициентов температурного расширения) при постепенном понижении температуры молока. Поэтому плотность закупаемого молока следует определять не ранее чем через 2 ч после дойки.

Величина плотности молока меняется в течение лактационного периода, вследствие болезней, а также под влиянием кормовых рационов, породы и других факторов. Значительно отличаются от нормального молока по плотности молозиво и молоко, полученное от больных маститом животных, что объясняется резким изменением содержания в них белков, лактозы и других составных частей.

Плотность молока изменяется при фальсификации — понижается при добавлении воды (каждые 10% добавленной воды вызывают уменьшение плотности в среднем на 3 кг/м3) и повышается при подснятии сливок или разбавлении обезжиренным молоком. Поэтому по величине плотности косвенно судят о натуральности молока при подозрении на фальсификацию. Однако молоко, не удовлетворяющее требованиям ГОСТа по плотности, например молоко, имеющее плотность ниже 1027 кг/м3, но цельность которого подтверждена стойловой пробой, принимается как сортовое.

Плотность других молочных продуктов, как и плотность молока, зависит от химического состава. Например, плотность (в кг/м3) сыворотки (творожной, подсырной и казеиновой) равна, соответственно 1019...1026, 1018...1027 и 1020...1025, обезжиренного молока — 1032...1035, пахты - 1031...1033.

Плотность — масса молока при t=20 °C, заключённая в единице объёма. Плотность является одним из важнейших показателей натуральности молока. Измеряется в г/см³, кг/м³ и в градусах Ареометра (°А) — условная единица, которая соответствует сотым и тысячным долям плотности, выраженной в г/см³ и кг/м³.

Плотность натурального молока не должна быть ниже 1,027г/см³ =1027кг/м³=27°А . Плотность сырого молока не должна быть менее 28°А, для сортового не менее 27°А. Если плотность ниже 27°А, то можно подозревать, что молоко разбавлено водой: добавление к молоку 10 % воды снижает плотность на 3°А .

Плотность молока является функцией его состава, то есть зависит от содержания жира. Плотность обезжиренного молока выше, чем средняя, плотность сливок ниже, чем средняя плотность молока. Основной метод определения плотности — ареометрический.

Плотность молока - это отношение массы молока при температуре 20 °С к массе того же объема воды при температуре 4 °С. Плотность сборного коровьего молока находится в диапазоне 1,027-1,032 г/см3. Плотность молока - это показатель, по которому судят о натуральности продукта. На плотность молока влияют все составные части, но в первую очередь, белки, соли и жир.

Плотность молока определяется: химическим составом молока (понижается при увеличении содержания жира и повышается при увеличении количества солей, белков, лактозы);

соблюдением правил определения показателя (не ранее чем через 2 часа после дойки, в противном случае значение показателя занижается на 0,8-1,5 кг/м3);

стадией лактации (плотность молока 1037-1055 кг/м3);

состоянием здоровья животных (плотность молока, полученного от животных, больных маститом, составляет 1024-1025 кг/м3).

Плотность молочного жира - 0,931, белка - 1,451, лактозы - 1,545, солей - 3. При добавлении воды к молоку в количестве 10% плотность уменьшается на 0,003 ед., поэтому может находиться в пределах Колебания плотности молока. Достоверно фальсификацию молока водой можно определить по плотности, если добавлено 15% воды.

Пониженная плотность молока чаще всего замечена в зимне-весенний период. При этом одна из основных причин: несбалансированность рациона, и прежде всего по минеральному составу.

Плотность коровьего молока составляет 1027—1032 кг/м3. Плотность, измеренная при температуре 20 °C, является одним из важнейших показателей натуральности молока. В молочной промышленности для выражения плотности молока используют градусы ареометра (°А) — отличие плотности молока от 1000 кг/м³.

Плотность молока определяют в соответствии с ГОСТ 3625-84 “Молоко и молочные продукты. Методы определения плотности”.

Проведение анализа. Плотность коровьего молока определяют при 20 ± 5° С. Пробы с отстоявшимся жиром и консервированные предварительно нагревают до 400 С, выдерживают при этой температуре 5 мин. и охлаждают до 20 ± 2° С.

ЗАДАЧА

Плотность 30 л. молока, измеренная при t=20 составила 1,028 г\см3. Жирность молока — 3,3 %, лактозы — 4,6 %. Определить истинную плотность молока, СВ, СОМО. Фальсифицировано ли оно?