Товароведная характеристика молока. 2

1 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И ПИЩЕВАЯ ЦЕННОСТЬ МОЛОКА 
 
 

     Молоко  – это продукт нормальной секреции молочной железы коровы.  С физико-химической точки зрения молоко представляет собой сложную полидисперсную систему, в которой содержится более 100 различных химических и биологических веществ. Дисперсионной средой в нём является вода (83–89 %), дисперсной фазой – жир, белки и другие компоненты (17–11 %). Молочный сахар и минеральные соли образуют молекулярные и ионные растворы. Белки находятся в растворённом и коллоидном состоянии, молочный жир – в виде эмульсии [3, с.176].

     Состав  молока непостоянен и зависит от породы и возраста коровы, условий кормления и содержания, уровня продуктивности и способа доения, периода лактации и других факторов. Период лактации длится 10-11 мес., в течение этого времени от коров получают доброкачественное молоко.

     Все компоненты молока имеют существенное значение в физиологии питания человека. С технологической и экономической точки зрения молоко можно разделить на воду и сухое вещество, в которое входит молочный жир и обезжиренный молочный остаток (СОМО):  

     Рисунок 1 – Химический состав молока

     Примечание  – Источник: [11, с. 309]. 

     Наибольшим  изменениям подвержены содержание и химический состав молочного жира. Относительным количественным постоянством характеризуется молочный сахар, минеральные соли и в известной мере белки, т. е. сухой обезжиренный молочный остаток, по которому и судят о натуральности молока. Содержание СОМО в молоке от 8 до 10 %.

     Молочный  жир относится к группе простых липидов. Обладает наиболее сложным жирнокислотным составом, лёгкой усвояемостью и ценными пищевыми свойствами, является источником энергии для биохимических процессов в организме. В чистом виде представляет собой сложный эфир трёхатомного спирта глицерина, предельных и непредельных жирных кислот и неомыляемых веществ (витаминов, фосфатидов). Таким образом, молочный жир состоит преимущественно (98 %) из триглицеридов, молекула которых образована глицерином и 3 остатками различных жирных кислот. В образовании глицеридов участвуют свыше 150 жирных кислот. В молочном жире преобладают олеиновая и пальмитиновая кислоты, и в отличие от других жиров он содержит повышенное (около 8 %) количество низкомолекулярных (летучих) жирных кислот (масляной, капроновой, каприловой) [1, с. 139].

     Молочный  жир находится в молоке в виде жировых шариков размером 0,5 до 10 мкм, окружённых лецитиново-белковой оболочкой. Он малоустойчив к воздействию высоких температур, световых лучей, водяных паров, кислорода воздуха, растворов щелочей и кислот. Под влиянием этих факторов он гидролизуется, осаливается, окисляется и прогоркает [11, с. 310].

     Кроме нейтральных жиров в молоке содержатся жироподобные вещества: фосфатиды (фосфолипиды) и стерины.

     Из  фосфатидов в молоке содержатся лецитин – 0,1 % и кефалин – 0,05 %. Фосфатиды являются сложными эфирами глицерина, высокомолекулярных жирных кислот и фосфорной кислоты. В отличие от триглицеридов в составе фосфатидов нет низкомолекулярных жирных кислот, а преобладают полиненасыщенные жирные кислоты.

     Из  стеринов в молоке содержатся холестерин и эргостерин, последний под воздействием ультрафиолетовых лучей приобретает свойства антирахитического витамина D. Холестерин – одноатомный спирт циклического строения.

     Углеводы  в молоке представлены молочным сахаром лактозой, глюкозой и галактозой и их производными – фосфатными сахарами (фосфорные эфиры сахаров – глюкозы, галактозы, фруктозы и пентозы) и аминосахарами (соединения азотистых веществ с сахарами).

     Основным  углеводом молока является лактоза  C₁₂H₂₂O₁₁– это дисахарид, состоящий из молекул глюкозы и галактозы. Молочный сахар является источником энергии для биохимических процессов в организме, способствует усвоению кальция, фосфора, магния, бария. В молекуле лактозы в отличие от сахарозы имеется карбонильная группа, поэтому она обладает восстанавливающими свойствами, а также вступает в реакцию с аминогруппами белков и свободных аминокислот. По сравнению с сахарозой она менее растворима в воде, в 5-6 раз менее сладкая, но по питательности лактоза не уступает сахарозе и почти полностью усваивается организмом [1, с. 141-142].

     В молоке лактоза находится в двух изомерных формах, которые обладает разными физическими свойствами. Это альфа -  и бета - формы лактозы, каждая из которых может быть гидратной и ангидридной (безводной).

     Белковые  вещества являются наиболее ценной в пищевом отношении частью молока, обеспечивают белковый обмен клеток организма. Образующиеся при их расщеплении аминокислоты являются материалом построения клеток организма, ферментов, гормонов, антител при возникновении явлений иммунитета и др.   Белки молока содержат все незаменимые аминокислоты, поэтому относятся к полноценным. Они обладают липотропными свойствами, регулируя жировой обмен, повышают сбалансированность пищи и усвоение других белков. Обладая амфотерными свойствами, молочный белок защищает организм от ядовитых веществ.

     В молоке они представлены преимущественно  казеином (2,7 %), сывороточными белками  – альбумином (0,4 %) и глобулином (0,2 %), белками оболочек жировых шариков  и некоторыми другими малоизученными белковыми веществами, а также  азотистыми соединениями.

     Казеин в сухом виде – белый порошок без вкуса и запаха. В молоке он находится в коллоидном растворе в виде растворимой кальциевой соли. Под действием кислот, кислых солей и ферментов он свёртывается (коагулирует) и выпадает в осадок. Эти свойства позволяют выделять общий казеин из молока.

     На  долю казеина приходится 80 % общего количества белков в молоке.  Его молекулярный вес равен 32000. Казеин является сложным белком – фосфопротеидом, в его молекулу входит остаток фосфорной кислоты, а фосфорнокислый кальций адсорбируется на поверхности молекул казеина. В молекуле казеин находится в виде казеинат - кальций- фосфатного комплекса.

     Альбумина в молоке содержится около 0,4-0,6 %. Он относится к простым белкам – протеинам, отличается от казеина низким содержанием азота, почти в два раза большим содержанием серы, отсутствием фосфора в молекуле. Молекулярный вес альбумина 15000. Он растворим в воде, а также в слабых кислотах и щелочах, не свёртывается под действием сычужного фермента и кислоты. При нагревании до 70^оC альбумин выпадает в осадок, при 85^оC он полностью выпадает в осадок и утрачивает способность растворятся.

     Глобулин  относится к сывороточным простым белкам. В молоке он присутствует в растворённом состоянии (0,1-0,2 %). Глобулин состоит из нескольких фракций: бета - лактоглобулина, эвглобулина и псевдоглобулина. Основная фракция глобулина – бета - лактоглобулин с молекулярным весом 36000, не растворима в воде, но растворяется в слабых растворах солей и минеральных кислот. При нагревании раствора, имеющего слабокислую реакцию, до 75^оC глобулин выпадает в осадок. При пастеризации он осаждается вместе с альбумином.

     Сывороточные  белки с точки зрения физиологии питания более полноценные, чем казеин, так как содержат больше незаменимых кислот и серы. Из других белков наибольшее значение имеет белок жировых шариков, который относится к сложным белкам. Степень усвоения белков молока составляет 96-98 % [10, с. 33].

     Небелковые  азотистые соединения молока – свободные аминокислоты, пептоны, полипептиды, мочевина, мочевая кислота, креатин, креатинин, аммиак, амины, амиды и другие биологически активные вещества. Они играют важную роль в азотистом обмене молочнокислых бактерий, содержатся в молоке в количестве до 0,2 %.

     Минеральные вещества молока играют значительную роль в пластических процессах формирования новых клеток тканей, ферментов, витаминов, а также в минеральном обмене веществ организма. В молоке они представлены солями органических и неорганических кислот, находящихся в виде молекулярных и коллоидных растворов. Общее содержание минеральных солей в молоке до 1 %, а золы (после сжигания и частичного улетучивания веществ) -0,7 %.

     В молоке имеется до 80 элементов периодической  системы Менделеева. По количественному  содержанию их подразделяют на макроэлементы (10-100 мг %) и микроэлементы (0,01-1 мг %). Количество и соотношение отдельных  компонентов следующее:

     Таблица 1 – Содержание минеральных  веществ в молоке 

     Примечание  – Источник: [1, с. 144]. 

     Минеральные вещества присутствуют в молоке в  виде легкоусвояемых солей, главным  образом фосфорной, лимонной и соляной  кислот. В молоке преобладают соли фосфора и кальция. Соли кальция  находятся в растворённом состоянии, коллоидном и связанном с казеином.

     Фосфор  в молоке находится в неорганических солях (70-77 %) и в органических соединениях: он связан с казеином и входит в  состав липопротеиновых оболочек жировых шариков. Фосфор неорганических солей необходим для развития молочнокислых бактерий. Белок, содержащий фосфор, устойчив к действию протеолитических ферментов, а белок без фосфора легко расщепляется ферментами.

     Соли  натрия и калия находятся в  молоке в виде молекулярных или частично ионизированных растворов. Стабильность молока как коллоидной системы при  нагревании поддерживается солевым  равновесием, нарушение его может  вызвать коагуляцию коллоидов.

     При недостатке кальция молоко плохо  свёртывается сычужным ферментом, образуя слабый дряблый сгусток [16, интернет ресурс].

     Из  микроэлементов в молоке обнаружены марганец, медь, железо, йод, цинк, олово, ванадий, серебро, никель и др. Они обеспечивают построение и активность жизненно важных ферментов, витаминов, гормонов, без которых невозможно превращение поступающих в организм животного (человека) пищевых веществ. Хотя их количество незначительно, но физиологическое значение их велико. Марганец служит катализатором при окислительных процессах и необходим для синтеза витаминов C, B₁ и D. Медь необходима для образования крови; йод входит в состав тироксина – гормона щитовидной железы и стимулирует её деятельность. Железо входит в состав гемоглобина крови и некоторых ферментов [1, с. 144].

     Ферменты. В свежевыдоенном молоке присутствуют следующие ферменты.

     Липаза расщепляет жиры с образованием в свободном виде жирных кислот и глицерина. Из- за большого количества колостральной (образующейся в молочной железе) липазы стародойное молоко приобретает горьковатый привкус и не принимается молочными заводами. Действие этой липазы проявляется при pH 7-8,8.

     В молоке присутствуют преимущественно  липаза бактериального происхождения , действующая при более низком pH. Липаза колостральная разрушается при температурах 75^оС, бактериальная – выше 85^оС.

     Фосфотаза вызывает гидролиз эфиров фосфорной кислоты. Основные виды этого фермента – щелочная фосфотаза с оптимальной активностью при pH 9 и кислая фосфотаза - при pH 4,5. Щелочная фосфотаза находится на поверхности жировых шариков, а кислая связана с сывороточными белками. Этот фермент всегда присутствует в сыром молоке, так как попадает из вымени животного, разрушается при всех видах пастеризации. По пробе на фосфотазу проверяют пастеризацию молока и обнаруживают примесь сырого молока в количестве даже 0,5 %.

     Протеазы  расщепляют молекулы белка по пептидным связям. Большая часть этих ферментов вырабатывается в молоке микроорганизмами.

     Пероксидаза попадает в молоко только из молочной железы. Фермент разлагает перекись водорода, при этом освобождается кислород в активном состоянии. Способный соединятся с окисляющимися веществами. При наличии пероксидазы в молоке снижается активность некоторых видов заквасок вследствие образования специфических продуктов окисления. Реакцией по пероксидазу проверяют эффективность высокой пастеризации молока.

     Каталаза расщепляет перекись водорода на воду и молекулярный кислород. В молоке животных, больных маститом, содержание её повышено.

     Редуктаза – восстановительный фермент. В свежем молоке её содержится очень мало, но она накапливается в молоке при развитии микрофлоры, поэтому по количеству редуктазы можно косвенно судить о бактериальной обсеменённости молока [5, с.47].

     Витамины. В молоке содержится почти весь комплекс известных в настоящее время витаминов. Но большинство из них присутствует в чрезвычайно малых количествах, недостаточных для удовлетворения потребности в них организма человека. В летний период витаминов в молоке больше, так как коровы содержатся на зелёных пастбищах, а при стойловом содержании зимой их меньше.

     В молоке содержатся преимущественно  витамины водорастворимые – B₁, B₂, B₆, B₃, C, PP, H. Жирорастворимые витамины A, D, E имеются в молочных продуктах с повышенным содержанием жира.

     Витамин А (ретинол) вырабатывается в организме животного под действием фермента каротиназы из каротина корма. Каротин имеет жёлтый цвет. Поэтому по интенсивности окраски можно судить о содержании витамина в продукте.

     При пастеризации витамин А практически не разрушается, в присутствии кислорода частично инактивируется, но при хранении окисляется в присутствии воздуха, особенно легко на свету.

     Витамин D (кальциеферол). В молоке имеется витамин D₃ , который образуется в животных тканях из эргостерола под воздействием ультрафиолетовых лучей, в среде лишённой кислорода. Витамин стоек к тепловой обработке.

     Витамин Е (токоферол) устойчив к высоким температурам (до 70^оС), является антиокислителем для жиров.

     Витамины  группы B частично переходят из корма, но большая часть их синтезируется микрофлорой в рубце жвачных животных. Устойчивы к воздействию высокой температуры.

     Витамин В₁ (тиамин, аневрин) в сильно кислой среде выдерживает нагревание до 120^оС, в щелочной и нейтральной среде его тепловая устойчивость понижена. При стерилизации молока потери значительны.

     Витамин В₂ (рибофлавин) придаёт молочной сыворотке жёлто- зелёный цвет; быстро разрушается на свету.

     Витамин В₃ (пантотеновая кислота). Молоко – один из основных источников витамина В₃. Этот витамин устойчив к нагреванию и стимулирует развитие молочнокислых и других бактерий.

     Витамин В₁₂ (кобаламин) сохраняется при пастеризации молока, при стерилизации разрушается на 90 %. При развитии в молоке пропионовокислых и уксуснокислых бактерий его количество увеличивается.

     Витамин РР (никотиновая кислота либо её амид) входит в состав окислительно-восстановительных  ферментов. Способствует хорошей усвояемости  пищи. При переработке и хранении молока его количество в продукте не изменяется.

     Витамин Н (биотин) активизирует деятельность дрожжей и других микроорганизмов. Устойчив к нагреванию и окислению кислородом.

     Витамин С (аскорбиновая кислота). Суточная потребность в нём взрослого человека 50-100 мг, детей – 35-50. При транспортировке, хранении, пастеризации продукта содержание витамина С резко снижается [8, с. 274-275].

     Иммунные  тела (антитела) в молоке представляют собой видоизмененные псевдоглобулины. К ним относятся антитоксины, лизины, агглютинины, опсионины. Иммунные тела предотвращают или задерживают развитие в организме болезнетворных бактерий. Большая часть их активируется при тепловой обработке молока до 65-70^оС, а также при хранении его при комнатных и повышенных температурах.

     Гормоны выделяют железы внутренне секреции. Они являются регуляторами сложных биохимических жизненных процессов и осуществляют связь между отдельными органами. Под влиянием гормонов пролактина и тироксина молочная железа выделяет молоко.

     Красящие  вещества (пигменты) могут вырабатываться животным организмом или попадать в молоко из зелёного корма (каротин, хлорофилл, ксантофилл).

     Жёлтый  цвет молока и зеленовато- жёлтый сыворотки  обусловлены рибофлавином.

     Из  органических кислот в молоке содержатся лимонная кислота (0,14-0,23 %) и нуклеиновая кислота (0,013 %).

     Газы содержатся в молоке в количестве 50-80 мл в 1 л, при этом углекислоты – 27-58 мл, кислорода – 2-4 и азота – 11-16 мл [1, с. 144-147].

     Вода  – основная составная молока. Количество её определяет физическое состояние продукта, физико-химические биологические процессы в нём. От активности воды. Её энергии связи зависит интенсивность биохимических и микробиологических процессов, а также сохраняемость молочных продуктов [3, с. 185]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 ФАКТОРЫ, ФОРМИРУЮЩИЕ КАЧЕСТВО И СВОЙСТВА МОЛОКА 
 

2.1 Изменение свойств молока под влиянием физических факторов 
 

     Молоко  подвергается различным воздействиям, прежде всего механическому и термическому.

     Механическое  воздействие осуществляется как в процессе получения и обработки молока, так и при транспортировке. Механическое воздействие неизбежно при производстве за счет перекачки молока по трубопроводам, воздействия насосов и перемешивания. В процессе технологии молочных продуктов осуществляют целевое механическое воздействие (центрифугирование, сбивание, перемешивание, гомогенизация). При встряхивании, перемешивании частично разрушается адсорбционный слой жировых шариков, что может приводить к объединению их в зерна, комочки масла. Происходит также дезагрегация казеиновых мицелл и пенообразование.

     Тепловая  обработка (нагревание и охлаждение) является обязательной технологической операцией в производстве молочных продуктов. Для продления бактерицидных свойств, а следовательно, и сохранения качества молока, его сразу после выдаивания необходимо охладить до 2-4 °С. При охлаждении повышается вязкость молока, происходит частичная кристаллизация и расслоение жировых шариков, распадается псевдоглобулин [3, с. 190].

     Мезофильные микроорганизмы сохраняются при температуре ниже минимальной, но не размножаются. При длительном холодильном хранении может происходить разрушение микроорганизмов с выделением эндоферментов, что отрицательно сказывается на качестве продукта.

     Кратковременное замораживание молока — обратимый  процесс. При длительном хранении молока в замороженном состоянии в результате вымораживания чистой воды увеличивается концентрация электролитов в незамерзшей части, что приводит к разряду коллоидных частей молока и выпадению их в осадок (коагуляция казеина).

     Молоко, подвергнутое замораживанию, быстрее  сбивается, хуже свертывается сычужным ферментом. При замораживании кристаллизуется молочный жир и образуется свободный жир за счет дестабилизации оболочек жировых шариков. После замораживания-оттаивания возможно появление водянистости и сладковатого вкуса молока, как результата появления воды, не связанной с белками, лактозой и другими веществами [11, 313-314].

     Нагревание  приводит к более глубоким изменениям, чем охлаждение и перемешивание. При нагревании теряются газы и летучие вещества. При температуре 55 °С начинают разрушаться ферменты, при 70 °С свертывается альбумин, казеин изменяется лишь на границе соприкосновения с воздухом. Нагревание разлагает лимонную кислоту, кислые соли кальция переходят в средние. Сильные изменения претерпевают сывороточные белки, ферменты и часть витаминов; изменяется вкус молока. Казеин и истинно растворимые составные части молока изменяются незначительно.

     При длительном нагревании и стерилизации происходит потемнение (побурение) продукта — результат взаимодействия казеинатов с лактозой. Образующиеся меланоидины — вещества комплексной природы, интенсивность образования которых зависит от температуры и продолжительности нагревания, рН и концентрации сухих веществ.

     Влияние нагревания на витамины молока определяется температурой и присутствием кислорода воздуха. При пастеризации в пластинчатых теплообменниках витамины практически не разрушаются. Сильное разрушение витаминов происходит при кипячении. Витамины С и В₁₂ наиболее чувствительны к нагреванию.

     Под действием света (ультрафиолетового  излучения) в молоке происходят изменения вследствие фотохимических реакций. При этом образуются радикалы в жировой фазе и происходит их самоокисление; изменяются белки с образованием продуктов их распада, разрушаются некоторые витамины и синтезируется витамин Д. В результате совместного воздействия света и воздуха молоко приобретает окисленный вкус [4, с. 27]. 
 

2.2 Факторы, влияющие  на состав и  свойства молока 
 

     К основным факторам, влияющим на состав и свойства молока, относятся: порода и возраст животного, лактационный период, условия кормления и содержания коров, уровень продуктивности, способ доения и др.

     За  время лактационного периода (около 300 дней) свойства молока ощутимо меняются три раза. Молоко, получаемое в первые 5-7 дней после отела, называют молозивом, второй период — обычное молоко и третий (последние 10-15 дней до отела) — стародойное. Наибольшим изменениям подвергнуто содержание жира, затем белка, в меньшей степени лактозы и минеральных веществ.

     Количество  и состав молока определяется уровнем  продуктивности и полноценностью кормления. При увеличении дозы перевариваемого  йротеина в рационе на 25-30% по сравнению с нормой повышается удой на 10%, а содержание жира и белков в молоке — на 0,2-0,3%. Когда скот поедает зелёные корма, состав молока более богат витаминами, минеральными солями и другими веществами. В период массового отёла коров (март-апрель) содержание жира в молоке минимальное, а в октябре-декабре максимальное.

     Наибольшее  влияние на технологические свойства и качество молока оказывают сезонные изменения его химического состава, которые имеют примерно одинаковые закономерности для всех природно-сырьевых районов. Сезонные изменения в основном обусловлены периодом лактации, а  также изменяющимися в течении года рационами кормления, условиями содержания животных [2, с. 9].

     Массовые  доли в молоке жира, белка, СОМО имеют  примерно одинаковую тенденцию сезонных изменений: постоянное снижение с января по апрель, увеличение с апреля по октябрь-ноябрь. Резкое снижение белка и жира весной связано с массовыми отёлами  коров и недостаточной питательностью кормов. Минимальное количество жира и белка содержится в молоке в  первые два месяца лактации, которые  характеризуются максимальными  удоями. В это период необходима нормализация компонентного состава  молока для нормального протекания технологических процессов и  получения качественных продуктов. В начале и конце лактационного  периода в связи с изменением физиологического состояния животного  молоко резко отличается от нормального по химическому составу, свойствам, органолептическим показателям и не используется.

     При заболевании животных снижается  их молочная продуктивность, изменяются химический состав, органолептические  показатели и технологические свойства молока [15, интернет ресурс]. 
 

     2.3 Технология производства  молока 
 

     Основные  этапы производства молока:

     1. Приемка молока

     Каждую  партию молока, поступающую на предприятие, необходимо контролировать. Приемку и оценку качества молока начинают с внешнего осмотра тары. Потом проводится органолептическая оценка - молоко пробуется на запах, вкус, цвет и консистенцию. Затем отбирается проба молока и проводится ее анализ в лабораторных условиях на его состав и бактериальную обсемененность. Исходя из результатов оценки молоко сортируется.

     2. Очистка молока

     Для очистки молока от механических примесей предназначены фильтры различных  конструкций. Применяется различный  филтьтрующий материал - марля, ватные фильтры, лавсановая ткань.

     Наиболее  совершенным способом очистки молока является использование сепараторов-молокоочистителей. Центробежная очистка молока осуществляется за счет разницы между плотностями частиц плазмы молока и посторонних примесей. Посторонние примеси, обладая большей плотностью, чем плазма молока, отбрасываются к стенке барабана и оседают на ней. В ходе центробежной очистки молока удаляются мельчайшие частицы загрязнений, в том числе частицы бактериального происхождения. После очистки молоко немедленно охлаждается до возможно низкой температуры.

     3. Сепарирование молока