Исследования молока и молочных продуктов

КУРСОВАЯ  РАБОТА 

по дисциплине  «Испытание, контроль и безопасность продукции»

на тему «Исследование молоки и молочных продуктов» 
 
 

1. Молоко и ее состав и свойство  

1.1 Химический состав молока 
 

   МОЛОКО - полноценный и полезный продукт питания. Оно содержит все необходимые для жизни питательные вещества, нужные для построения организма. Естественное назначение молока в природе заключается в обеспечении питанием молодого организма после рождения. Состав молока различных млекопитающих в целом определяется теми условиями окружающей среды, в которых происходит рост молодого организма. Это особенно четко проявляется в содержании белка и жира, чем больше их в молоке матери, тем быстрее растет ее дитя. Питательность 1 л молока составляет 685 ккал. Калорийность зависит, главным образом, от содержания жира, белка. Благодаря содержанию в молоке важнейших питательных веществ, главным образом белка, углеводов, витаминов, минеральных веществ, оно является и защитным фактором.

   С химической точки зрения молоко представляет собой очень сложное соединение. Упрощенно молоко можно рассматривать  как эмульсию жиров в водном растворе, содержащую различные другие компоненты. Химический состав молока различных  видов животных значительно отличается по содержанию жиров, белков и других компонентов (табл. 1). Одни из компонентов, входящих в химический состав молока,. находятся в нем в довольно значительных количествах, другие, напротив, в очень малых, что видно из данных таблицы 2. Основными белками  молока являются казеин и сывороточные белки - альбумин и глобулин. Казеин [NН2R(СООН)4(СОО)2Са] находится в молоке в виде коллоидного раствора комплексного соединения казеината кальция в количестве 2,7%. В зависимости от содержания фосфора, кальция, серы и способности свертываться под влиянием сычужного фермента казеин подразделяют на альфа-, бета-, гамма- и каппа- формы. Бета-форма казеина содержит почти половину, а гамма-форма-в 10 раз меньше фосфора в сравнении с альфа-формой. Под влиянием сычужного фермента гамма-форма не изменяется, а альфа-форма и бета-форма коагулируют с образованием сгустка (параказеина). Каппа-форма в достаточной степени не расшифрована. Изоэлектрическая точка казеина находится в пределах рН 4,6- 4,7. Поскольку в составе казеина больше карбоксильных групп и меньше аминных, то по фенолфталеину он имеет кислую реакцию. На нейтрализацию 1 г казеина в растворе нейтральных солей при индикаторе фенолфталеине требуется примерно 8,1 мл децинормального раствора щелочи, На этом основании предложен метод определения количества казеина в молоке (по Маттиопуло), который вполне может удовлетворить ветеринарно-санитарного экс- перта. Осадок казеината кальция, полученный при воздействии на него сычужного фермента (химозина), это соединение, в котором казеин превращается в параказеин, представляющий собой достаточно плотный сгусток приятного сладковатого вкуса. Казеин осаждается слабым раствором кислот (уксусная, молочная и др,) [1]

   Под воздействием последних казеинат кальция  теряет свою химическую структуру, образуя  чистый казеин и кальциевую' соль той  кислоты, которая была использована в данной реакции. По такому типу идет реакция при естественном скисании молока под действием молочнокислых  микроорганизмов. При этом лактоза  расщепляется с образованием молочной кислоты, которая, в свою очередь, вступает в реакцию с казеинатом кальция. В результате этой реакции казеин выпадает в осадок в виде тонких кислых на вкус хлопьев.

Таблица 1. Средние показатели химического состава цельного молока различных животных

Таблица.2.Химический состав коровьего молока

     Витамины: А, В ( антирахитический, Е (токоферол), В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В12 (антианемический), РР (никотиновая кислота), С (аскорбиновая кислота) и др. Окись кальция, фосфорная  кислота, неорганические соли. Каротин, лактофлавин.

Ход реакции  схематично протекает так: NH2*R(СООН)4(СОО)2 *Са + 2СН3СН(ОН)СООН [СН3СН(ОН)СОО]2-Са+ NН2(С00Н)6. Альбумин содержится в молоке в количестве около 0,4%. Он растворен в воде и выпадает в осадок при тепловой обработке молока в слабокислом растворе, а также при длительной пастеризации (температура 6З-65°С, экспозиция 30 мин). При нагревании молока выше 80°С альбумин денатурируется и теряет свою способность растворяться в воде. Эта особенность его положена в основу лактоальбуминовой пробы при пастеризации молока при температуре выше 80 °С. В таком молоке альбумин должен отсутствовать. Глобулин содержится в молоке в растворенном состоянии в количестве около 0,1%, при нагревании в слабокислом растворе (до 75°С) выпадает в осадок. При тепловой обработке (пастеризации) глобулин осаждается вместе с альбумином. Аминокислотный состав белков коровьего молока представлен в таблице 3. Как видно из таблицы, белки молока содержат все жизненно необходимые аминокислоты. Нужно подчеркнуть, что усвояемость этих белков исключительно высока, она составляет 95-97%.[2]

  Молочный жир нейтральный, В нем все три гидроксильные группы глицерина замещены жирными кислотами, В молочном жире находят до 20 насыщенных и ненасыщенных кислот (табл. 4). Более 75% молекул молочного жира содержат одну или две ненасыщенные жирные кислоты, чем и объясняется низкая температура плавления в сравнении с тканевым жиром. Отличительная особенность молочного жира от тканевого и растительного наличие в нем низкомолекулярных кислот, способных улетучиваться с водяным паром: масляной, капроновой и каприновой (число Рейхерта - Мейссля).  

Таблица.3. Аминокислотный состав основных белков коровьего молока

Таблица 4. Жирные кислоты молочного жира и температура их плавления

     В теплом молоке жир находится в  виде эмульсии, в холодном -суспензии. Его количество в молоке колеблется от 2 до 6%. Так, в молоке коров остфризской  породы жира 2,8-3,2%, в молоке сибирского скота более 4,5%. Вместе с тем иногда встречаются отдельные коровы, в  молоке которых менее 2% жира. На содержание жира в молоке влияют многие факторы: период лактации, породность, возраст, физическое состояние животного. В  первый месяц лактации содержание жира в молоке несколько повышено.

     Последующие 3-4 месяца понижается. Со второй половины лактации количество жира повышается. Уменьшается количество жира в молоке при нарушении режима кормления  и скармливания неполноценного корма, при неправильном доении (неполное выдаивание, шум и т. д.). Жировые  шарики можно хорошо видеть под микроскопом  при увеличении в 400-500 раз. В 1 мл молока может быть от 2 до 4 млрд. жировых шариков, величина их 2-4 мкм (от 1 до 10). В стародойном молоке жировые шарики в большинстве случаев меньшего размера, чем в молоке других периодов лактации. Лактоза в коровьем молоке составляет 4,7%, в молоке кобылиц-6,7%. Наличие в молоке лактозы имеет большое значение как в технологии молочнокислых продуктов, так и в практике ветсанэкспертизы. Благодаря лактозе в молоке можно вызвать направленное молочнокислое, спиртовое или комбинированное брожение, что широко используется в промышленности. Минеральные соли в молоке составляют около 1 %, в том числе хлористый натрий 0,09%, хлористый калий 0,08, однокалиевый фосфат 0,1, двукалиевый фосфат 0,08, двукальциевый фосфат 0,06, трикальциевый фосфат 0,08, ацетат кальция 0,2, ацетат калия 0,05, двумагниевый фосфат 0,03, ацетат магния 0,04 и кальций, связанный с казеином, 0,05%. Микроэлементы в составе молока обнаруживаются в широком ассртименте: марганец, цинк кобальт, медь, кремний, бром, йод,рубидий, стронций, титан, висмут серебро, радий и многие другие. Ферменты в молоке представлены фосфатазой, пероксидазой, . молоке содержатся гормоны а также иммунные тела неспецифические (лизины, опсонины, агглютинины) и специфичёские (атитоксины). Последние образуются у животных, активно переболевших некоторыми инфекционными болезнями (яуром, бешенством и др.). Газовая фракция молока состоит из углекислоты, кислорода и азота. В молоке находится 50-80 мл газа, в том числе углекислотьг 30-60 мл. Витамины содержатся в молоке в различных количествах, что зависит от поступления их с кормами, от интенсивности образования некоторых из них в организме животного и ют степени разрушения их при обработке и хранении молока. Средние показатели наличия витаминов в молоке следующие: так, в 100 г молока витамина. А содержится 0,02-0,2 мг; 13 - 0,002; Е - 0,06; к- 0,032; В1 -0,05; В2-0,2; Вб-0,1 -0,15; В12-0,1-0,3; Р-0,05-0,4; В3 - 0,28-0,36; С - 0,5-2,8; Н (биотин) - 0,00001-0,00003 мг. Как видно из приведенных данных химического состава молока, оно представляет собой сложную полидисперсную систему. Нужно подчеркнуть, что малейшие внешние воздействия и зменения в физиологическом состоянии животного существенно влияют на физико-химические свойства молока. Это необходимо учитывать при ветсанэкспертизе молока и молочных продуктов.[3] 

2. Факторы, влияющие на состав и свойства молока

1. Порода  коров

2. Стадия  лактации

3. Здоровье  коров

4. Режим  кормления

5. Другие  факторы.

     Выход и качество молочных продуктов, определяемые составом молока, структурой и свойствами его компонентов, находятся в  большой зависимости от зоотехнических факторов. В некоторых случаях  изменение состава и свойств  сырого молока под влиянием физиологического состояния животных кормов и др. факторов настолько значительны, что  оно становится не пригодным к  переработке на молочные продукты.

     Порода  и возраст животных. Отдельные  породы крупного рогатого скота оцениваются  по надоям молока и его составу. Это  результат многолетней практики разведения крупного рогатого скота, что  позволило вывести породы коров  с наибольшей молочной продуктивностью. От породы и возраста животного зависит  молочная продуктивность, состав, физико-химические и технические свойства молока. Основные породы в нашей стране: черно-пестрая, красная горбатовская, холмогорская и др.

     Колебания в составе молока коров одной  и той же породы объясняются наследственными  факторами, а также различными условиями  содержания. Так как по наследству передается только способность к  образованию определенного количества молока с примерно постоянным составом (молочная продуктивность), то условия  содержания коров имеют большое  значение для ее реализации.

     Стадия  лактации. Процесс образования и  выделения молока из молочной железы, называемой лактацией, у коров в среднем составляет 305 дней, т. е. около 10 мес. В нем различают три периода (стадии): молозивный (продолжительностью 5-10 дней после отела), период выделения нормального молока (285-217 дней) и период отделения стародойного молока (7-15 дней перед окончанием лактации). Молозиво и стародойное молоко в результате резкого изменения физиологического состояния животных сопровождается образованием секрета, состав и свойства которого значительно отличаются от нормального молока.

     Так, молозиво в 3-5 раз больше содержит белков, чем молокао; в 1,5 раза больше жира и  минеральных веществ, фосфолипидов - в 3-5 раз, каротина - в 3,5-4 раза, больше витаминов, макро- и микроэлементов, ферментов (особенно каталазы, пероксидазы), гормонов, лизоцима, лактоферрина, лейкоцитов и пр. Лактозы меньше. Кислотность 40?Т, плотность 1.037-1,055 г/м³, вязкость 25*10^-3 Па?с. Оно имеет интенсивный желтый цвет, солоноватый вкус, специфический запах, густую, вязкую консистенцию.

     Стародойное молоко характеризуется повышенным количеством лейкоцитов, жира, белков, ферментов (липазы), минеральных веществ  и уменьшенным содержанием лактозы. Кислот. 14-16єТ, а иногда 9-12єТ, вкус горьковато-солоноватый  из-за повышенного количества свободных  жирных кислот, образующихся при гидролизе  жира и хлоридов.

     Молозиво  и стародойное молоко не пригодно для промышленной переработки, т. к. оно имеет измененный состав; медленно свертывается сычужным ферментом и  является плохой средой для развития молочнокислых бактерий. Продукты из них быстро портятся и имеют неприятный вкус.

     Состояние здоровья коров. Болезни ведут к  снижению молочной продуктивности животного  за счет изменения состава и свойств  молока. Наиболее заметные изменения  в составе молока вызываются инфицированием вымени, в результате нарушается секреция молока. Мастит - воспаление тканей вымени. Маститы могут быть с ярко выраженными клиническими признаками и скрытые (субклинические). Последние более распространены. Возбудитель проникает в паренхиму, а оттуда в альвеолы. Способность молокообразующих клеток к синтезу казеина, лактозы и жира снижается. Для поддержания осмотического давления ионы крови в большом количестве переходят в молоко.

     Частично  пораженная ткань становится проницаемой  для сывороточных белков. Мастит сказывается  на составе молока - снижается общее количество сухих веществ, изменяется количественное соотношение между составными частями молока. Это выражается в снижении содержания жира, лактозы и казеина, а также в повышении содержания сывороточных белков, хлорида и соматических клеток. Меняется жирнокислотный состав триглицеридов молочного жира (повышается содержание высокомолекулярных жирных кислот и понижается количество низкомолекулярных жирных кислот, уменьшаются размеры мицеллорного казеина с одновременным повышением в молоке содержания фракции казеина.

     Диапазон  изменений зависит от степени  заболевания. С ростом интенсивности  инфекции состав секрета вымени приближается к составу крови. Оно имеет  горьковато-солоноватый вкус. Кислотность  понижается до 12єТ, pH повышается до 6,83-7,19, плотность снижается до 1,024-1,025 г/см³. Электропроводность повышается, а вязкость понижается.

     Сборное молоко, поступающее на молокозаводы, часто имеет примесь анормального молока до 6-15% и более, т. е. в 1 мл такого молока содержится более 500 тыс. соматических клеток. А молоко по содержанию соматических клеток различают: в 1 мл

до 500 тыс.

от 500 тыс. до 1 млн.

от 1 млн.

     Молоко  с повышенным количеством соматических клеток имеет высокую бактериальную  обсеменность и, как правило, содержит стафилококки, обладающие повышенной биологической активностью. Следует  иметь в виду, что примесь анормального молока может исказить результаты редуктазной  пробы (т. е. при этом завышается сортность  контролируемого молока), вследствие замедления процесса восстановления метиленового голубого.[4]

     Анормальное молоко менее термоустойчиво, плохо  свертывается сычужным ферментом, в  нем плохо развиваются производственные молочнокислые бактерии. Наиболее чувствительна  к примеси анормального молока болгарская палочка, ацидофильная палочка, диацетиллактис, менее чувств. St. lactis и особенно нечувств. St. термофильный. Сгустки из такого молока имеют повышенную вязкость, меньшую плотность и хуже отделяют сыворотку. Сырное тесто из такого молока - слабое, дряблое, медленно созревает, и сыры получаются с пороками вкуса, консистенции и рисунка. Качество масла, творога и кефира при использовании молока с 20-25% маститного снижается, изменяется вкус, запах, консистенция. Поэтому необходимо тщательно контролировать молока на мастит, для чего существует много методов: определение хлор-сахарного числа (у здоровых оно не больше 1,5-2, у больных выше - 6-15); повышается активность каталазы и электропроводность молока. Для подсчета соматических клеток используют микроскоп, счетчики разного рода, подсчет клеток по изменению вязкости молока при добавлении к нему ПАВ (проба с мастопримом - ГОСТ 23453-79).

     Режим кормления. Кормление должно быть полноценным  по белку и жиру, минеральным веществам  и витаминам, которое влияет на продуктивность, состав и свойства молока. Некоторые  виды корма изменяют вкус и запах  молока (это полынь, сорняки, чеснок полевой) - эти привкусы и обуславливают пороки молока. Или зимой и весной причиной их может быть скармливание животным силоса, кормовой свеклы, капусты, зеленой ржи и пр. Многие летучие соединения кормов: эфиры, спирты, альдегиды и петоны, обладающие специфическим вкусом и запахом, легко и быстро выделяются в рубце жвачных вместе со жвачкой, затем отрыгиваются коровой, попадают в легкие, затем в кровь и молочную железу. И появляются в молоке через 20-30 мин. после дачи корма. Некоторые соединения содержатся в кормах в связанной форме, высвобождаются только при пищеварении и поэтому медленнее (в течение 1-3 ч) всасываются в кровь и поступают в молоко. Например, диметилсульфид образуется из метилцистина, содержится в капусте, турнепсе. Триметиламин (рыбный привкус) - из бетаина, содержится в сахарной свекле, пшенице, ячмене. Интенсивность кормовых привкусов через 2,5-4 часа после кормления уменьшается, т. к. кровь реадсорбирует пахучие вещества из молока. Коровий (хлебный привкус) обусловлен повышением в молоке концентрации кетоновых телацетона, ацетоуксусной и в-оксимасляной кислот.

     Поэтому рационы кормления должны быть правильно  составлены, исключая некачественные корма, а также нормировать скармливание животным концентрированных, сочных и  др. видов кормов. Так, скармливание большого количества льняных и подсолнечников жмыхов повышает в жире ненасыщенность жирных кислот (С₁₈), масло вырабатывается из такого молока низкого качества, не стойко в хранении. При увеличении скармливания углеводистых кормов (свеклы, картофеля) в жире повышается количество жирных кислот (С₁₁-С₁₂), масло приобретает твердую и крошливую консистенцию. Если корма обеднены С_а (барда, кислый жом, пивные дрожжи, силос, жмыхи и пр.), то может образовываться сычужно-вялое молоко, малопригодное к выработке сыра, и сыр из такого молока имеет ломкую, несвязную, крошливую консистенцию. Таким образом, необходимо достаточно добросовестно относиться качеству кормов.

Время года. Сезонным колебаниям подвергаются жир, белок, в меньшей степени  лактоза, хлориды. Жир и белок  уменьшаются весной, в начале лета; осенью и зимой - повышаются. Лактоза снижается к концу года при одновременном повышении хлоридов. Но при этом надо учитывать все выше перечисленные факторы.

     Влияние доения. Состав молока меняется в процессе доения, и в течение дня, т.е. между  доениями. Первые порции менее жирные, в конце - более жирные. Это объясняется затвердеванием крупных жировых шариков в секреторных клетках альвеол при повышении давления в вымени.

При более  длительном интервале удой молока увеличивается, а жирность его снижается. В утреннем молоке содержание жира ниже, чем в  вечернем, т. к. оно получено после  длительного интервала между  доениями. Самое низкое содержание жира в молоке, полученном ночью (с 21 часа до 3 часов). 
 

1.3 Химические свойства молока 

1) Влияние  химического состава молока на  его свойства.

2) Кислотность  молока.

3) Буферная  емкость молока.

3) Окислительно-восстановительный  потенциал.

4) Значение  рН в молочной промышленности.

     Свойства  молока. Свежее натуральное молоко, полученное от здоровых животных, характеризуется  определенный физико-химическими и  органолептическими свойствами, которые  могут резко различаться в  начале и конце лактационного  периода, под влиянием болезней животных, некоторых видов кормов, при хранении молока в неохлажденном виде и  при его фальсификации. Поэтому  по физико-химическим и органолептическим  свойствам молока можно оценить  натуральность и качество заготовляемого сырья, т. е. его пригодность к  промышленной переработке.

     Все компоненты молока по разному влияют на физико-химические свойства его. Например, от массовой доли белка, дисперсности и гидратационных свойств белков в большей степени зависит  вязкость и поверхностное натяжение  молока, но почти не зависят величины электропроводности и осмотического  давления. Почти все компоненты молока влияют на его плотность и кислотность, минеральные вещества молока значительно  влияют на его кислотность, электропроводность, осмотическое давление и температуру  замерзания, но не влияют на вязкость и  т. д.

     Кислотность - титруемая (общая) и активная.

     Общая (титруемая) кислотность - выражается в градусах Тернера и определяется титрованием 0,1 н раствором щелочи 100 мл молока в присутствии индикатора фенолфталеина до нейтральной реакции. Кислотность является критерием оценки качества заготовляемого молока по ГОСТ 13264-88 «Молоко коровье» требования при закупках.

     Кислотность свежевыдоенного молока составляет 16-18^оТ. Она обусловливается кислыми солями - дегидрофасфатами и дегидроцитратами (около 9-13^оТ), белками - казеином и сывороточными белками (4-6^оТ), углекислотой, кислотами (молочной, лимонной, аскорбиновой, свободными жирными и др. компонентами молока (1-3^оТ).

     При хранении сырого молока титруемая кислотность  повышается по мере развития в нем  микроорганизмов, которые сбраживают молочный сахар с образованием молочной кислоты. Повышение кислотности  вызывает нежелательные изменения  свойств молока, например, снижение устойчивости белков к нагреванию. Поэтому молоко с кислотностью 21^оТ принимают как несортовое, а молоко с кислотностью выше 22^оТ не подлежит сдаче на молочные заводы.[5]

     Кислотность молока зависит от породы животных, от кормовых рационов, возраста, физиологического состояния и т. д. Особенно сильно изменяется кислотность в течение  лактационного периода и при  заболеваниях животных.

     В первые дни после отела кислотность  повышена за счет большого содержания белков, солей, через 40-60 дней она достигает  физиологической нормы. И перед  концом лактации коров имеет пониженную кислотность.

     Отклонение  естественной кислотности молока от физиологической нормы оказывает  влияние на технологические свойства молока. Так, молоко с пониженной кислотностью нецелесообразно перерабатывать в  сыры, т. к. оно медленно свертывается сычужным ферментом, а образующийся сгусток плохо обрабатывается.