Определение состава молока

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение………………...…………………………………………………………3

Глава I. Химический состав молока…..………...………………………………5

1.Белковый состав молока ……..…..…………………………………………..5

2. Аминокислотный состав…………………………………………….…..........6

3. Минеральные вещества …………………...……...…………………………..8

3.1.Макроэлементы……………………………………………………….8

3.2.Микроэлементы……….…….………………………………………...9

4.  Ферменты……………. …………………...………………………………….10

5.  Витамины……………………………...….…………......……………………11

Глава II. Исследование  состава молока………..………………………….…...13

Заключение……………………...………………………………………………..18

Литература…………………………………………………………………….....19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Атуальность.Молоко – полноценный и полезный продукт питания. Оно содержит все необходимые для жизни питательные вещества, нужные для построения организма. Молоко пережило многие цивилизации, прежде чем стало продуктом питания и имеет свое назначение:

– В качестве продукта питания для населения;

– Средство для  вскармливания молодняка и корма  в животноводстве;

– Сырье для  производства пищевых продуктов;

– Источник получения  отдельных компонентов молока, которые, в свою очередь, служат сырьем для  фармакологии и других отраслей промышленности.

Все возрастающее значение молока как полноценного продукта питания и как сырьевого материала  привело к увеличению спроса на него. В результате этого производство молока стало одной из важнейших  отраслей сельхозпроизводства. В настоящее  время молоко составляет значительную долю в сельскохозяйственном валовом  продукте нашей страны.

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. В  целях охраны здоровья на предприятиях, где существуют вредные условия  труда, работники получают молоко.

С помощью физических и биохимических методов из сырого молока получают молочные продукты, которые  представляют собой частично обогащенные  продукты питания, благодаря чему эти  продукты характеризуются повышенной калорийность на каждые 100 г. Переработка  молока ведет к изменению его  пищевой ценности и вкусовых качеств, поэтому необходимо учитывать свойства каждого отдельного компонента молока. Сырьем для промышленности служат такие  составные части молока как казеин и лактоза. Определение веществу молока можно дать с различных точек зрения, учитывая прежде всего цель применения.

“Сырое молоко – это полученный в результате регулярного, полного выдаивания вымени у одной или более коров  от одного или нескольких доений чистый и затем охлажденный продукт, из которого ничто не удалено и  к которому ничего не добавлено”.

Если считать  молоко продуктом питания, то на первый план выдвигаются законодательные, гигиенические и экономические требования, так что знания о количестве составных частей молока с течением времени постоянно расширялись. Это можно объяснить целенаправленностью научных исследований и применением современных методов анализа, которые позволяют, не применяя способа обогащения, обнаружить и количественно определить даже те составные части молока, которые присутствуют в нем в виде следов. В настоящее время известно свыше 200 различных компонентов молока.

Цель работы: изучить биохимический состав молока и определить  его экспериментальным путём.

 Задачи:

1. Проанализировать научную и учебную литературу по выбранной теме;
2. Изучить состав молока, биологическую роль основных компонентов;
3. Опытным путём определить состав молока;
4. Сформулировать выводы по работе, сделать обобщение.

 

 

 

 

 

 

Глава I .Химический состав молока.

1.Белковый  состав молока.

Белки – это  высокомолекулярные соединения, состоящие  из L–аминокислот, которые связаны между собой характерной для белков пептидной связью. В молоке обнаружена целая система белков, среди которых выделяют две главные группы казеины и сывороточные белки.

Общее содержание белков в молоке колеблется от 2,9 до 4%. Белки молока разнообразны по строению, физико–химическим свойствам и  биологическим функциям.

Основная часть белков молока (78–85%) представлена казеином, Является основным белком молока, содержание в коровьем молоке в период лактации 2,8–3,5% по массе . Элементарный состав казеина, %: С – 53,1, Н – 7,1, азот – 15,6, О – 22,6, S – 0,8; Р – 0,8.

 Казеины обладают  свойством свертываться в желудке  новорожденного с образованием  сгустков высокой степени дисперсности. Кроме того они являются источником  Са и Р, а также целого ряда физиологически активных пептидов. Биологическими функциями обладают и сывороточные белки. Так, иммуноглобулины выполняют защитную функцию, являясь носителями пассивного иммунитета, лактоферрин и другой белок – лизоцим, относящийся к ферментам молока, обладают антибактериальными свойствами. Лактоферрин и b–лактоглобулин выполняют транспортную роль – переносят в кишечник новорожденного железо, витамины и другие соединения. Сывороточный белок – a – лактоальбумин имеет специфическую функцию – он необходим для процесса синтеза.

 

 

 

 

 

2. Аминокислотный  состав белков молока.

 

Белки молока содержат почти все аминокислоты, встречающиеся  в белках. В состав белков молока входят как циклические, так и  ациклические аминокислоты – нейтральные, кислые и основные, причем преобладают  кислые. Молоко по содержанию незаменимых  аминокислот является полноценным. Таких незаменимых аминокислот  десять: валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, лизин, триптофан, фенилаланин,цистин,тирозин.

Суточная потребность  человека в основных незаменимых  аминокислотах может быть обеспечена за счет потребления 0,5 л молока. Только для удовлетворения потребности  в метионине и фенилаланине необходимо несколько большее количество молока.

Незаменимые аминокислоты не синтезируются в организме и  должны обязательно поступать в  организм с пищей. В питании значительной части населения земного шара отмечается определенный дефицит аминокислот: лизина, трептофана и метионина, которые в известной мере лимитируют усвоение пищи.

Таблица 3.2. Аминокислотный состав белков молока, г в 1 литре [5]

Аминокислота	Общий белок	Казеин	Белки молочной сыворотки  и протеозо–пептоны
Треонин	1,70	1,26	0,54
Метионин	0,95	0,74	0,13
Валин	2,34	1,87	0,48
Лейцин	3,67	3,06	0,75
Лизин	2,82	2,34	0,61
Фенилаланин	1,83	1,43	0,27
Триптофан	0,48	0,38	0,13
Гистидин	0,95	0,79	0,15
Аргинин	1,26	1,15	0,21
Цистин	0,31	0,08	0,10
Аланин	1,29	0,91	0,33
Серин	1,97	1,62	0,35
Тирозин	1,80	1,67	0,25

 

Из таблицы видно, что  биологическая ценность казеина  несколько ограничивается дефицитом  серосодержащих аминокислот – цистина, вместе с тем казеин содержит высокое  количество фенилаланина, тирозина и  метионина, что вызывает затруднения  при их метаболизме в организме  грудных детей. В сывороточных белках баланс дефицитных серосодержащих и  других незаменимых аминокислот  лучше, чем в казеине, и значит биологическая ценность их выше. Благодаря  тому, что белки молока находятся  в растворенном состоянии, они легко  атакуются и перевариваются протеолитическими  ферментами пищеварительного тракта. Степень усвоения белков молока 96–98%.

В белке молочной сыворотки  содержится 46,1% незаменимых аминокислот, а в казеине – 41,6%.

Суточная потребность  человека в основных незаменимых  аминокислотах может быть обеспечена за счет потребления 0,5 л молока. Только для удовлетворения потребности  в метионине и фенилаланине необходимо несколько большее количество молока. Съедая 100 г мягких сыров, человек  удовлетворяет суточную потребность  в аминокислотах на 30–40%, а при  потреблении 100 г твердых сыров  – на 40–50%.

 

 

 

 

 

 

1. Минеральные вещества.

 

В молоке содержится 0,7–0,8% минеральных  веществ. Они подразделяются на макро– и микроэлементы. В состав минеральных веществ молока входят все элементы периодической системы Менделеева. Все они находятся в молоке в легко усвояемой форме. Ни одна пища не передает кальций организму лучше, чем молоко. То же можно сказать и о фосфоре.

Кроме того, молоко не только является отличным источником усвояемого кальция, но и само способно повышать усвояемость кальция, содержащегося  в других продуктах – злаках, овощах, фруктах. Минеральные вещества содержатся во всех тканях организма, участвуют в формировании костей, поддерживают осмотическое давление крови, являются составной частью ферментов, гормонов.

1. Макроэлементы

Основными макроэлементами молока являются: кальций, магний, калий, натрий, фосфор, хлор.

Кальций является наиболее важным макроэлементом молока. Содержание кальция в коровьем молоке колеблется от 100 до 140 мг%. Летом содержание Са ниже, чем зимой.

Фосфор. Содержание Р колеблется от 74 до 130 мг%. Оно мало меняется в течение года, лишь незначительно снижается весной, а больше зависит от рационов кормления, породы животного и стадии лактации.    

Магний. Количество магния в  молоке незначительно и составляет 12÷14 мг%. Mg является необходимым компонентом  животного организма – он играет важную роль в развитии иммунитета новорожденного, увеличивает его  устойчивость к кишечным заболеваниям, улучшает их рост и развитие, а также  необходим для нормальной жизнедеятельности  микрофлоры рубца, положительно влияет на продуктивность взрослых животных. Состав солей Mg аналогичен составу  солей Са, но на долю солей, находящихся  в истинном растворе, приходится 65÷75 % Mg.

Калий и натрий. Содержание К в молоке колеблется от 135 до 170 мг%, Na – от 30 до 77 мг%. Их количество зависит от физиологического состава животных и незначительно изменяется в течение года – к концу года повышается содержание натрия и понижается калия.

 

2. Микроэлементы

Микроэлементами принято считать минеральные вещества, концентрация которых невелика и измеряется в микрограммах на 1 кг продукта. К ним относятся железо, медь, цинк, марганец, кобальт, йод, молибден, фтор, алюминий, кремний, селен, олово, хром, свинец и др. Входят в состав ферментов (Fe, Mo, Mn, Zn, Se), витаминов (Co). Их количество в молоке значительно колеблется в зависимости от состава кормов, почвы, воды, состояния здоровья животного, а также условий обработки и хранения молока.

Микроэлементы обеспечивают построение и активность жизненно важных ферментов, витаминов, гормонов, без  которых невозможно превращение  поступающих в организм животного (человека) пищевых веществ.

Дефицит селена вызывает у  животных замедленный рост, сосудистую патологию, дегенеративные изменения  поджелудочной железы и репродуктивных органов. Выяснено, что селен является важнейшим антиоксидантом.

Дефицит йода в среде вызывает гипофункцию щитовидной железы у  животных, что отрицательно отражается на качестве молока. Ежедневное введение в рацион коров йодида калия, муки из морских водорослей улучшает функцию  щитовидной железы и увеличивает  содержание йода в молоке.

Дефицит цинка вызвать  замедление роста и полового созревания у животных, нарушение процессов  пищеварения.

2. Ферменты.

Это химические вещества белковой природы, ускоряющие процессы обмена веществ  в живом организме. В сыром  молоке находятся следующие ферменты: липаза, пероксидаза, каталаза, фосфатаза, редуктаза и др. ферменты играют большую роль в процессе обработки  молока и переработки его на молочные продукты.

Липаза — расщепляет жир  до глицерина и жирных кислот. При  пастеризации молока липаза разрушается. В процессе хранения пастеризованного молока даже при низких температурах в течении 24-30 часов активность фермента увеличивается. Наличие фермента в масле, сыре, сухом цельном молоке вызывает их быструю порчу.

Пероксидаза — ускоряет окислительные процессы. В молоко попадает из молочной железы. Фермент  разрушается при пастеризации. На этом ее свойстве основана проба на пастеризацию молока.

Каталаза — ускоряет разрушение перекиси водорода (Н₂О₂). Активность фермента повышается в молоке животных, больных маститом. Проба на каталазу позволяет выявить это заболевание.

Фосфатаза — катализирует распад эфиров до фосфорной кислоты. Тепловая обработка молока (свыше 75 оС) полностью инактивирует фосфатазу. На этом свойстве фермента основана проба  на пастеризацию молока.

Редуктаза — восстановительный  фермент, способный обеспечивать метиленовую  синь, добавленную в молоко (редуктазная  проба). Это свойство фермента используют для определения общего количества микроорганизмов в молоке, поскольку  бактерии в процессе своей жизнедеятельности  выделяют большое количество редуктазы.

 

4. Витамины.

Витамины относятся  к низкомолекулярным органическим соединениям, не синтезирующимся в  организме человека. Они поступают  в организм с пищей.

Витамины принимают  самое активное участие во всех жизненно важных процессах, происходящих в организме. В случае недостаточного поступления  витаминов в организм возникают  различные заболевания, снижается  его сопротивляемость и общий  жизненный тонус. Витамины, по сравнению  с основными питательными веществами (белки, жиры, углеводы, минеральные  соли), требуются в очень незначительных количествах, и их среднесуточная потребность  исчисляется в микрограммах. Все  витамины действуют на организм комплексно и восполняют друг друга.

Витамин А (ретинол). Способствует росту и развитию организма, а также нормальной функции эпителия слизистых и кожных покровов и повышает сопротивляемость организма к инфекциям.

Витамин Д (кальциферолы). Существует несколько разновидностей витамина D (D1, D2, D3, D4, D5). Витамин D растворяется в жирах, при кулинарной обработке пищевых продуктов сохраняется. Влияет на минеральный обмен веществ и костеобразование, регулируя соотношение кальция и фосфора, обеспечивает всасывание этих элементов из пищи в тонкой кишке и перенос кальция из крови в костную ткань.

Особенно необходимы кальциферолы молодому организму, когда  идет интенсивный рост и формирование скелета.

Витамины, группы В синтезируются в желудке коровы и оттуда поступают в молоко. К витаминам группы В относятся 15 витаминов. Молоко – существенный источник двух из них – В₁ и В₂.

Витамин В₁, (тиамин) содержится также в пивных дрожжах, овощах, в пшеничных и рисовых отрубях, горохе, ростках пшеницы, в семенах тыквы и др.

Витамин В₁ повышает работоспособность и необходим человеку в избыточном количестве при тяжелой умственной и физической работе. Витамин В₂ (рибофлавин) необходим для нормальной работы печени, желудка, нормализует зрение, влияет на рост и развитие плода, участвует в белковом, углеводном и жировом обмене, в процессах тканевого дыхания, способствует росту и прибавлению в массе, особенно детей, а также в синтезе гемоглобина.

Витамин С (аскорбиновая кислота) – одно из важнейших для нормальной деятельности человеческого организма веществ – участвует в регулировании окислительно–восстановительных процессов и обмене веществ, повышает сопротивляемость организма к инфекциям, нормализует проницаемость сосудов, активно участвует в образовании стероидных гормонов, ускоряет заживление ран, обладает дезинтонксикационным действием при отравлении различными ядами и бактериальными токсинами, стимулирует эритропоэз. Витамин С помогает выводить холестерин из организма.

Витамин Е (токоферолы) – группа, состоящая из семи витаминов с различным биологическим действием и обладающая высокой устойчивостью; они не разрушаются при нагревании до 170° С и под действием ультрафиолетовых лучей.

Само название говорит о том, что витамин Е играет важную роль в воспроизводительной функции организма. Он способствует нормальному течению беременности и развитию плода. В человеческом организме витамин Е участвует в процессах липолиза и липогенеза, обладает выраженным противосклеротическим, антигистаминным и противовоспалительным действием– Являясь в то же время универсальным стабилизатором клеточных мембран, тормозит окисление витамина А и каротина и предупреждает образование токсических продуктов окисления в тканях. Токоферолы и токотриенолы, являясь стимуляторами мышечной деятельности и функции половых желез, способствуют накоплению во внутренних органах всех жирорастворимых витаминов. При недостатке в организме токоферолов наступают дистрофические изменения мышечной ткани.  Суточная потребность взрослого человека в витамине Е – 20–30 мг.

 

 

Глава II. Определение состава молока.

 

Реактивы: Молоко, уксусная кислота, мел, азотная кислота (конц.), 10 % р-р серебра.

Оборудование: коническая колба- 2 шт., химический  стакан на 400 мл., воронка, фильтровальная бумага, марля, горелка, пробирки.

Ход работы:

1. Налейте в колбу 40 мл молока, для отделения белка прилейте нескольео капель уксусной кислоты. При этом казеин сворачивается и образует творожистый осадок
2. Наденьте на стакан марлю, сложенную в 4 слоя, и отфильтруйте через нее казеин. Собранный в марле казеин промыть струей воды.
3. Фильтрат в стакане содержит лактозу и уксусную кислоту. Чтобы нейтрализовать кислоту, добавляйте понемногу мел и перемешивайте содержимое стакана до тех пор, пока не перестанет выделяться газ.
4. Профильтруйте раствор через бумажный фильтр в колбу.
5. Поместите немного белка в три пробирки и проведите качественные рекции на белок (нингидриновую, биуретовую, ксантопротеиновую).
6. Запишите уравнения проделанных реакций.

Цветные реакции  на белки :

1. Биуретова  реакция

(обнаружение  в молекулах белков пептидных  связей)

К 1—2 мл разбавленного  белка прибавляют двойной объем 30%-ного раствора гидроксида натрия, хорошо перемешивают и добавляют 2—3 капли 1%-ного раствора сульфата меди (II). Снова тщательно перемешивают. Развивается красно-фиолетовое окрашивание. При малом содержании белка чувствительность реакции можно повысить, наслаивая на раствор белка в щелочи 1 мл 1%-ного раствора сульфата меди. При стоянии на границе двух слоев появляется фиолетовое кольцо.

Свое название реакция  получила от биурета – соединения, которое образуется при нагревании мочевины. Эта реакция сопровождается выделением аммиака:

                   

Биурет в щелочной среде  претерпевает полную енолизацию по схеме:

                        

При взаимодействии биурета  с  раствором  сульфата меди (II) образуется биуретовый медный комплекс. Две молекулы диенольной формы биурета взаимодействуют с гидроксидом меди (II) и образуют внутрикомлексное соединение, в котором координационные связи образованы за счет электронных пар атомов азота аминных групп:

 

Аналогично построено  комплексное соединение меди с енолизированными пептидными группами любых полипептидов:

                           

     R₁, R₂, R₃ , R₄… - остатки аминокислот

 

2. Нингидриновая  реакция (обнаружение α-аминокислот)

К 2—3 мл неразбавленного  раствора белка приливают 3—4 капли 1%-ного раствора нингидрина в 95%-ном растворе ацетона. Раствор перемешивают и ставят в водяную баню при 70°С на несколько минут. Развивается сине-фиолетовое окрашивание.

Сущность реакции заключается  в том, что α-аминокислоты и пептиды, реагируя с нингидрином, подвергаются окислительному дезаминированию и декарбоксилированию:

Восстановленный нингидрин  взаимодействует с аммиаком и  второй молекулой нингидрина, в результате чего образуется окрашенное соединение (пурпурный Руэманна), по имени исследователя, впервые в 1910 г. изучившего эту реакцию:

В настоящее время нингидриновая  реакция широко используется как  для открытия отдельных аминокислот, так и для определения их массы.

 

3. Ксантопротеиновая  реакция

К 1 мл раствора белка добавляют 5—6 капель концентрированной азотной кислоты до появления белого осадка или мути от свернувшегося белка. При нагревании раствор и осадок окрашиваются в ярко-желтый цвет. При этом осадок почти полностью растворяется. Охлаждают смесь и осторожно добавляют к раствору, имеющему кислую реакцию, не взбалтывая, по каплям избыток концентрированного гидроксида аммония или щелочи до щелочной реакции. Выпадающий вначале осадок кислотного альбумината растворяется, и жидкость окрашивается в ярко-оранжевый цвет. Ксантопротеиновая реакция происходит только при наличии в белках остатков ароматических аминокислот (фенилаланина, тирозина и триптофана). Реакцию следует проводить под тягой!

Реакция протекает  в две стадии. На первой аминокислота, например, тирозин, взаимодействуя с концентрированной азотной кислотой, подвергается нитрованию. При этом образуется динитротирозин (желтого цвета).

         

На второй стадии продукты нитрования тирозина реагируют  с гидроксидом натрия или гидроксидом  аммония с образованием натриевой  или аммонийной соли (хромофорных  групп), имеющей желто-оранжевое  окрашивание.

 

Результаты  и их обсуждение:

Определяя состав молока эксперементальным  путем я  доказала наличие молочного  сахара- лактозы, за счет реакций серебрянного зеркала на карбонильную группу и реакции с гидроксидом меди( II) на гидроксильные группы.

Проводя качественные реакции  на белок, они показали, что в молоке содержатся как пептидные связи так и аминокислоты. Например тирозин, фенилаланин, триптофан и α- аминокислоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение.

В ходе проделанной работы можно сделать следующие выводы:

1. Анализ литературы по выбранной теме показал, что молоко — один из важнейших продуктов питания человека. Особенно оно полезно для детей, беременных, кормящих женщин и людей пожилого возраста. Молоко и великое множество молочных продуктов вносят разнообразие в питание, улучшают вкус, повышают питательность нашей пищи и имеют огромное диетическое и целебное значение.
2. В молоке содержатся группа веществ таких как :

- белки

- аминокислоты

- миниральные вещества

- ферменты

-витамины

Молоко- это один из продуктов, обладающий всеми полезными свойствами, необходимыми для роста и развития организма.

3. В ходе экспериментального исследования общего состава молока были получены следующие результаты: в молоке содержатся все наиболее важные вещества: углеводы(лактоза), белки, а следовательно и аминокислоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы.

 

1. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. – М.: Колос, 1997. – 287 с.
2. Охрименко Д.В. Исследование состава и свойств молока и молочных продуктов. – Вологда, Молочное, 2001. – 208 с.
3. Березов Т.Т. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1998. – 510 с.
4. Рогожин В.В. Биохимия молока и молочных продуктов. – СПб.: ГИОРД, 2006. – 320 с.
5. Твердохлеб Г.В. Химия и физика молока и молочных продуктов. – М.: ДеЛи принт, 2006. –358с.
6. Ресурсы интернета:

 ww. http://him.1september.ru/article.php?ID=200404404

     -www. http://medbiol.ru/medbiol/microbiol/0001972b.htm